Dynamische Infrastrukturen für hochverfügbare und energieeffiziente Rechenzentren im Zeitalter von Green IT

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1 Green IT Energieeffizienz in der Informationstechnik IHK Heilbronn-Franken, Dynamische Infrastrukturen für hochverfügbare und energieeffiziente Rechenzentren im Zeitalter von Green IT Jürgen Strate, Leiter IBM Site and Facilities Services Sales & Consulting

2 IBM Site and Facilities Services! Ihr Partner für die Beratung, Planung und Realisierung von sicheren, hochverfügbaren Rechenzentren - entsprechend Ihrer Verfügbarkeitsanforderungen - Betrachtung aller Komponenten der physischen Sicherheit! Wir sind: Consultants, Ingenieure, Projektmanager und Fachleute für: - Architektur und Bauwesen - Elektro-, Klima- und Sicherheitstechnik - Informationstechnik! Wir verfügen über tiefes Know-How im Rechenzentrumsbereich - Dediziertes Team mit 500+ Experten weltweit größtenteils mit über 20 Jahren Erfahrung - Design und Realisierung von weltweit über 2,8 Millionen m² Rechenzentrumsfläche! Wir haben gelernt was funktioniert da wir es benutzen - Realisierung und Betrieb der IBM eigenen Rechenzentren.! Klares Verständnis der derzeitigen Technologien und eine Vision der Zukunft - Führender Anbieter von Blades, Unix and High Performance Computing - Größter User von HP, SUN, EMC etc 2

3 Agenda Smarter Planet / Dynamische Infrastrukturen / Verfügbarkeitsanforderungen Green IT / Status Quo / Was tut IBM? Was kann IBM für Sie tun? Flexible, modulare und energieeffiziente Infrastrukturtechnologien & Lösungen Beispiele Empfehlungen & Zusammenfassung Fragen & Antworten 3

4 The Reality of Global Integration The world is connected! ECONOMICALLY! SOCIALLY! TECHNICALLY A series of shocks Climate change Energy geopolitics Global supply chains 9/11 Financial crisis 4

5 The World is Getting Smarter Smarter Transportation Smarter Education Smarter Food Systems Smarter Healthcare Smarter Energy Smarter Retail Smarter Countries Smarter Government Services Smarter Water Smarter Public Safety Smarter Regions Smarter Cities 5

6 Nach dem Downturn wird die Welt anders sein: Intelligenter, vernetzter und die Technologie effizienter nutzend "A Smarter Planet: The Next Leadership Agenda The world will continue to become smaller, flatter... and smarter. We are moving into the age of the globally integrated and intelligent economy, society and planet. The question is, what will we do with that? The world now beckoning us is one of enormous promise. And I believe it is one that we can build if we open our minds and let ourselves think about all that a smarter planet could be. Samuel J. Palmisano CEO, IBM, 6. November 2008 "Ich habe zu viele Informationen" "Die Arbeitsweise ändert sich" "Alles bewegt sich immer schneller" "Meine Ressourcen sind limitiert" New Intelligence Smart Work Dynamic Infrastructure Green & Beyond Wie können wir Nutzen aus der Fülle an Informationen ziehen, die unsere neuen Systeme hergeben, um intelligentere Entscheidungen zu treffen? Wie Menschen leben und konsumieren, ändert sich. Wie müssen wir die Art und Weise, wie wir arbeiten, anpassen, um damit Schritt zu halten? Wie sollten sich Unternehmen und Institutionen auf die Erwartungen des neuen Kunden und auf das schnelle Tempo der Veränderung einstellen? Wie stimmen wir unsere Ziele und Verhaltensweisen mit unserer neuen bzw. veränderten Verantwortung ab? 6

7 Dynamische Infrastrukturen für hochverfügbare und energieeffiziente Rechenzentren im Zeitalter von Green IT Die Dynamisierung der Infrastruktur schreitet in Form einer Evolutions-Spirale voran: Service Management 1 Asset Management 2 Virtualisierung 3 Information Infrastructure 4 Energie Effizienz 5 7 Security 6 Business Resiliency 7 Service verbessern Kosten reduzieren Risiken managen Infrastruktur und Geschäft sind dabei untrennbar verbunden Innovationen auf technischer Ebene, die in Form von IT- Initiativen in die Spirale einfließen, eröffnen neue Geschäftsmöglichkeiten, die wiederum neue technische Anforderungen mit sich bringen

8 Investkosten versus Betriebskosten Die Energiekosten für einen Server während seines Lifecycles betragen ein Vielfaches im Verhältnis zu seinen Anschaffungskosten! Beispielberechnung: 1HE-Server! Investitionskosten Server-Hardware: ~ 1.500,- Euro! Lifecycle: 4 Jahre! Stromverbrauch (im Betrieb): ca. 400 Watt! Stromverbrauch pro Jahr: h/a x 0,4 kw = kwh/a! Stromverbrauch in 4 Jahren: kwh! Stromkosten: 15 Cent pro kwh! Stromkosten in 4 Jahren: ~ Euro! Power Usage Effectiveness DC (PUE): 2,0 bis 3,0! Energiekosten (Betrieb) gesamt: bis in 4 Jahren 8

9 IT-Infrastrukturausgaben: Systems Management und Energiekosten wachsen spürbar Spending (US$B) $300 $250 $200 $150 $100 $50 Power and cooling costs Server mgmt and admin costs New server spending Installed Base (M Units) $ Source: IDC, Virtualization 2.0: The Next Phase in Customer Adoption, Doc #204904, Dec

10 Steigende Verfügbarkeitsanforderungen wer gibt Verfügbarkeitsdefinitionen vor?! Bitkom (Vereinigung namhafter Unternehmen der IT Industrie)! TÜV IT (Trusted Site Infrastructure TSI; 4 Level; 1 bis 4)! Namhafte Firmen der IT Branche (z.b. IBM)! TIA (Telecommunications Industrie Association), TIA-942! BSI (Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik)! Uptime Institut (USA, bietet Zertifizierung an, ähnlich TÜV IT), 4 Klassen, Tier 1 bis 4! EN-Normen (DIN, VDI, VDE.), Anforderungen an einzelne Produkte! Behördliche Vorschriften (SOX, KonTraG, BGB, Bafin...) Es gibt keinen alleingültigen Standard. Generell steigen die Anforderungen! 10

11 IBM Data center - Verfügbarkeitsklassen 11

12 Verfügbarkeit in Abhängigkeit zum Energieverbrauch und den Kosten! Approximately 4.5 Minutes Cost per m 2 of raised floor 200% 175% 150% 125% 100% 75% Raised floor reliability level (IBM Levels) 37% increase in cost for highest availability Source: IBM Estimates 12

13 RZ Infrastruktur - IBM Level 3 IBM Level 1 Utility Only Fuel Oil 48 Hrs. Typical x IBM Level 2 UPS Protection IBM Level 3 UPS and Generator Generators N+1 IBM Level 4 System plus System Heat / Water Vapor Uninterruptible Power Supply N+1 Batteries min UPS PDU A Data Center Cooling Towers Utility Provider 2 Sources Static Switch A Static Switch B PDU B Raised Floor Server CRAC Units Chillers N+1 Makeup Water Storage Fiber Route A Fiber Route B PDU Power Distribution Unit Availability measured at the PDU Values are for demonstration only 13

14 Green Chance, Hype und Begriffwirrwarr zugleich GREEN RESPONSIBILITY Unternehmen GREEN DATACENTER RZ-Infrastruktur GREEN IT RZ-Hardware Server, Mainframe, Storage, Printer, Active Components, etc. Gebäudetechnik, Klimaanlagen,... GREEN AGENDA GREEN AGENDA Produktion, Transport, Logistik, Menschen,... 14

15 Ein ganzheitlicher Ansatz, der über die reine IT-Betrachtung hinausreicht Menschen Kostensenkung für Reisen, Gebäude und Büroräume ohne Beeinträchtigung der Produktivität. Attraktivität für Top Talents Strategie Integration der 'grünen' Strategie an die allg. Geschäfts- und CSR- Strategie Information Bereitstellung von Daten und Informationen zur Messung und Verbesserung der Umwelteffizienz IT Überprüfung und Ausbau der IT- Landschaft, in Betriebnahme effizienterer Lösungen - bei gleichzeitig weniger Kosten und Schadstoffausstoß 15 Liegenschaften Überwachung und Steuerung des physischen Vermögens und Kostensenkung im Bereich Facility Mgt für Wasser, Strom und Entsorgung Produkte & Services Neue Marktchancen im Bereich Energie und Umwelt finden und nutzen Betriebsabläufe Senkung der operativen Kosten und der Umweltbeeinträchtigung bei gleichzeitiger Prozessoptimierung

16 Stand Green IT Gartner s Hype Cycle 2009 Green IT - Bewusstsein Umsetzung Source: Gartner, Juli

17 ComputerWorld sieht IBM als Nr.1 Green IT Anbieter "Being 'green' is not just saying you're conscious about the environment and its challenges. In today's business world, it's about efficiency, power consumption and applying those green principles to smart business decision making. IBM, recognized as the leading Green IT company in our first Top Green-IT Computing issue, has taken a serious look at how they impact the environment and how they can address those challenges with good business sense, through their Project Big Green initiative and a company-wide focus on energy efficient technology and services. Don Tennant, editorial director, Computerworld Computerworld, February IBM 2. BT Group PLC 3. Qualcomm Inc. 4. Aplicor Inc. 5. Fujitsu America Inc. 6. Microsoft Corp. 7. Hewlett-Packard Co. 8. Network Appliance Inc. 9. Other World Computing 10. Verizon Wireless 11. Computer Sciences Corp. 12. Sun Microsystems Inc. 17

18 Verschärftes Problembewusstsein bei Konsumenten und Unternehmensverantwortlichen 93% der Verbraucher sind der Ansicht, Unternehmen hätten eine Verantwortung zur Erhaltung der Umwelt. In 2005 wählten 10% der Kunden Lieferanten auf Basis deren Umweltverhaltens. In 2007 waren das schon 24%. Der Vorstands-Fokus auf Umweltaspekte nahm von 2006 auf 2008 um über 100% zu. Risikovermeidung und Wahrnehmung von Marktchancen sind gleichermaßen valide Gründe, um in 'Green' und ein sozial verantwortungsbewußtes Verhalen zu investieren. Branchenübergreifend sind 50% der Kunden bereit, über ihr Kaufverhalten die gesellschaftliche Verantwortung von Unternehmen zu belohnen oder zu bestrafen. 62% aller Europäer betrachten den Klimawandel als das zweiternsteste Problem, dem sich die Welt heute gegenüber sieht, sogar 70% sind es bei jungen Höhergebildeten. In Europa glauben über 70% der Vorstände, ihr Unternehmen leiste einen positiven Beitrag zur Umwelt. Jedoch nur 40% der Konsumenten glauben ihnen das. Nur 24% aller Firmen haben heute bereits ein Energie- oder CO 2 -Ziel. 18

19 Studie Mittelstand IBM 2009! Gibt es in Ihrem Unternehmen eine offensive Umweltpolitik mit Zielen?! Wird ein Umweltbewusstsein - in der Art und Weise wie Ihre Firma tätig ist - gelebt?! Haben Sie mehrere IT-Initiativen mit grünen Investitionen und einer Recycling-Politik im Gange oder bereits abgeschlossen?! Wenn ja, ist Ihr Unternehmen ein Green Advocate. Green Attitudes 19 BUSINESS ENVIRONMENT 7% 25% Green Seekers 30% Green Observers Green Advocates 38% Smart Spenders LOW HIGH Implemented Green IT Initiatives! Ist die Geschäftsführung Ihres Unternehmen stark auf Kostenkontrolle fokusiert?! Hat die IT Vorteile aus der Green IT-Initiative gezogen und zur Verringerung der operativen Kosten, sowie zur Verringerung der Investitionen in der Infrastruktur geführt?! Steht die Umweltbetrachtung eher an zweiter Stelle?! Wenn ja, könnte Ihr Unternehmen ein Smart Spender sein.! Haben Sie die Aufgabe Wege zur Verbesserung der Organisation im Umweltbereich zu untersuchen und dabei die Kosten im Auge zu behalten?! Hat die Geschäftsführung vor kurzem grüne Ziele herausgegeben?! Haben Sie einige Green IT-Initiativen unternommen, aber Sie sind nicht sicher, welches der beste nächste Schritt für die IT ist? Wenn ja, ist Ihr Unternehmen ein Green Seeker.! Ihr Management-Team hat keine Priorität in Bezug auf Umweltkriterien?! Die IT ist daran interessiert laufende Kosten zu minimieren ohne sich viel Gedanken über den Energieverbrauch zu machen?! Wenn ja, könnte Ihr Unternehmen ein Green Observer sein.

20 Der im August 2007 veröffentlichte EPA-Report zeigt realistische Szenarien zur Reduzierung des Strombedarfs für die US-Rechenzentren auf - ähnlich den Ergebnissen des Borderstep-Instituts für Deutschland von 2008 Borderstep errechnet deutliche Reduktionspotenziale gegenüber dem für 2008 geschätzten Energieverbrauch analog zu den Best practice und State of the art -Szenarien des EPA (2007). Source: Borderstep Institute

21 Green IT - Power Usage Effectiveness (PUE) Power Usage Effectiveness (PUE) Total Facility Power PUE = IT Equipment Power Least energy efficient PUE Power Usage Effectiveness Standard supported by Green Grid, originally published by Lawrence Berkley National Laboratory, 2003 Lawrence Berkley National Laboratory,

22 Energieeffizienz Analyse - PUE-Benchmarking PUE 3,5 3 2,5 2 1,5 Auswertung durch IBM PUE Durchschnitt = 1.95 Der Strombedarf hat sich im Zeitraum von 1998 bis 2008 knapp verfünffacht - der Strombedarf stieg von 1,7 TWh 1998 auf 8,2 TWh im Jahr Das entspricht einer jährlichen Wachstumsrate von 17%. Im Jahr 2007 lag der Anteil von Rechenzentren am Nettostrombedarf in Deutschland bei ca. 1,3%. 1 > 2,5 Sehr uneffektiv 0,5 2,0 < 2,5 Uneffektiv ,5 < 2,0 < 1,5 Effektiv Sehr effektiv Anzahl der analysierten Rechenzentren 22

23 Neue energieeffiziente IT Technologien IBM System z10 EC IBM POWER Systems IBM idataplex IBM BladeCenter IBM System Storage IBM Rear Door Heat exchanger 16x Improvement Performance / kilowatt from the entry to top of line model IBM Power 550 uses 91% less energy and 98% less space Cuts energy costs 40% compared to equivalent compute power in an enterprise rack Uses up to 24% less energy than an equivalent systems DS8000 can consume up to 31% less power than equivalent systems Can now remove up to 100% of heat load 23

24 IBM's ganzheitlicher, branchenweit einzigartiger Ansatz Das IBM Energie- & Umweltmodell Erhebung von Daten und Fakten zum aktuellen Energieverbrauch um Verbesserungsmöglichkeiten zu identifizieren Planung und Realisieren von Lösungen hin zu einem energieeffizientem Rechenzentrum Diagnose Optimieren und kontrollieren mit Energy Management Software Planen und Realisieren IBM: das energieeffiziente Rechenzentrum Managen und Messen Implementierung von Virtualisierungslösungen und anderen innovativen Technologien Virtualisieren Kühlen Nutzung von innovativen Kühlungslösungen 24

25 IBM Rechenzentrumslösungen für Nachhaltigkeit 2. Skalierbarkeit 3. Modularität 4. Flexibilität 5. Optimierung von Invest- und Betriebskosten 6. Kundenspezifischer Verfügbarkeit 7. Umweltaspekte / Green IT 25

26 Design für Flexibilität und modulare Rechenzentren. IBM s Rechenzentrumslösungen Scalable modular data center. Enterprise modular data center. Portable modular data center. High density zone. Bis zu 20% Platzersparnis im Vergleich zu herkömmlichem RZ Design.! Turnkey Lösung! Installation in 8-12 Wochen 40-50% weniger Betriebs- und Investitionskosten.! Standardisiertes Design mit Modulen von 465m²! Einsparung um bis zu 50% der Betriebskosten Voll funktionsfähiges Rechenzentrum.! Aufgestellt in Wochen 35% weniger Kosten im Vergleich zu einer RZ Aufrüstung.! Keine Auswirkung auf den RZ Betrieb 26

27 Scalable Modular Data Center Eigenschaften! Skalierbarkeit = Flexibilität - Auf steigende Leistungen reagieren - Auf steigenden Platzbedarf reagieren - Unterschiedliche Verfügbarkeitsvarianten! Modularität - Standard-Module für USV-Systeme - Standard-Module für Kühl-Systeme - Standard-Racks - Standard-Elektro-Verteilungen 27

28 SMDC Aufbau und Funktionsweise Verkabelung Unterbrechungsfreie Stromversorgung (Batterie) In-Row Cooling IT Equipment / Racks UPS power distribution/bypass Geringe Doppelbodenhöhe 28

29 Kaltgangeinhausung Cold Aisle Containment (CAC) Rack Kaltgangtür Rack UKL 2 Reihe 1 Reihe 2 UKL 1 Kabelführung innerhalb der Racks, Freihaltung des Doppelboden für den Transport der Kaltluft. Modellierung des Luftstroms mit jeweils vier bzw. fünf Blade Centern pro Rack. 29

30 Wassergekühlte Racks Maximale Leistungen: kw/rack (im Rack, Rückwand und HE 1-7) Maximale Leistungen: kw/rack (seitlich neben dem Rack) 30

31 Wassergekühlte Rückwand IBM Rear Door Heat exchanger zur Vermeidung lokaler Hotspots. Anbringung auf der Rackrückwand. Kühlung der ausströmenden heißen Luft mit Hilfe eines eigenen Kühlkreislaufes (bis ~ 15 kw) Kein Bedarf für zusätzlichen Lüfter und somit energiesparend im Betrieb. Front Cold Rear Door Heat Xchanger Air flow Back Hot Perf tile IBM Enterprise Rack Cable Opening Underfloor Chilled Air water lines Tile floor Subfloor 31

32 CPU Kühlung Water-cooled Power 575 Hydro Cluster Redundant Modular Water Unit Unique water-cooled design delivers maximum performance in a more energy efficiency and dense package Requiring 80 percent fewer air conditioning units, the water-cooled Power 575 can reduce typical energy consumption used to cool the data center by 40 percent. (compared to air-cooled P5 575) MWU MWU Facility Water 32

33 Zero-Emission Data center Prototype! Prototype built with Boeblingen Lab Cell blades with 75% recovery Plug in cooling on blade center Measure energy consumption vs. fluid inlet temperature High-performance cold plate for processor and heat collector for other components! Main results Recovery of up to 60ºC water No increased junction temperature compared to current air cooling power [W] Average junction temperature of CPU 66 C 28 C 48 C 25 C CPUs idle CPUs peak board idle board peak fan + pump re-use 68 C 65 C 50 0 air, 20 C water, 20 C water, 60 C 33

34 IBM Supercomputer 34

35 Enterprise Modular Data Center Skalierbarkeit, Modularität und Flexibilität EMDC als skalierbare, modulare Lösung ermöglicht Kunden 40% der Investitionen im Vorfeld und 50% der operativen Kosten einzusparen 35

36 Messen von Energie und Temperatur Tivoli Green Energy Agent Active Energy Manager Leistungsaufnahme Temperatur - Umgebung - Ausblastemp. IBM Director Tivoli Universal Agent IBM Hardware (neuste Baureihen) IPDU Intelligent Power Distribution Unit Fremdhardware + alte IBM Server Gebäudeleittechnik Tivoli Monitoring for Green Energy 36

37 Energieoptimierungspotential - Energieoptimierung durch Assessment und RZ Zertifizierung (Beispiel) Energieverbrauch vor Umsetzung der Effizienzmaßnahmen Brandschutz 8% Strom allg. 3% USV Verlust 12% Klima ges. 43% IT-gesamt 34% Gesamtenergiebedarf p. a. 1,7 MWh Energieverbrauch nach Umsetzung der Effizienzmaßnahmen Brandschutz 5% Strom allg. 4% Klima ges. 37% USV Verlust 8% IT-gesamt 46% Gesamtenergiebedarf p. a. 1,26 MWh -26% PUE = 2,9 PUE = 2,2 37

38 Energieeffizienz Zertifizierung IBM Kooperation TÜV Rheinland / DEKRA Führender Entwickler und Betreiber von RZ s mit innovativen Lösungen aus Hardware, Software und Dienstleistungen zur Energieoptimierung TÜV Rheinland steht für Sicherheit, Qualität und den nachhaltigen Umgang mit Ressourcen CEBIT 2008 Vereinbarung zur Energie- Zertifizierung von Rechenzentren Als neutraler internationaler Zertifizierungsdienstleister genießt die DEKRA Certification das Vertrauen ihrer weltweit über Kunden 38 Mit der Kooperation setzen wir gemeinsam Impulse zur Entwicklung und Etablierung verlässlicher Qualitätssicherung auf dem sich rasch entwickelnden Green-IT-Markt!

39 Wichtige Aspekte bei einer 'Grünen' Strategie: Zielsetzung, - erreichung, -messung und -steuerung verlangt Ganzheitlichkeit Substantielle Zielsetzung Ergebnisse geschäfts ftsübergreifend und inte- griert dokumentieren Nachvollziehbare Berichtslegung Nur Aussagen zu machen ist nicht akeptabel Leadership beweisen Öffentliches Image verbessern 45% 45% gespart zw u Jh. 1. IBM Example Ziel - 12% CO 2 -Reduzierung 39

40 Empfehlungen / Zusammenfassung! Empfehlungen für Green IT! Methodik und Strategie definieren! Messen und analysieren! Verhaltensänderung Greening the Staff! Switch it off when not in use! Strategie im Rechenzentrum von always on always available! Energie als wichtiges geschäftliches Entscheidungskriterium! Ganzheitlicher Ansatz für Energieeffizienz! Greening Clients! Greening Procurement! Auswahl (echter) grüner Lieferanten! Zertifizierungen und Erfahrungsaustausch 40

41 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Für Fragen und Erläuterungen stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung Jürgen Strate Leiter Site Services Sales & Consulting IBM Integrated Technology Services ITS IBM Deutschland GmbH IBM-Allee Ehningen Office +49-(0) IBM Site and Facilites Services Besuchen Sie uns im Internet: Green IT: Site and Facilities Services: 41

42 IBM Site and Facilities Services - Portfolio Where Information Technology and the Building Meet Site and Facilities Services IT-Facilities Assessment, Design and Construction Physische RZ Sicherheitslösungen Energieeffiziente Lösungen IT Umzüge RZ Konsolidierung Analyse und Beratung! Risikoanalyse! Sicherheitsstudien! Pflichtenheft! Flächenbewertungen! RZ Layout & Design! RZ Check (Hochleistungsserver)! Going green Impact Analyse! Energieeffizienz Analysen! Energieeffizienz Workshop! Energieeffizienz Zertifizierung! Thermische Analyse! Rechenzentrumsumzüge (national und international)! RZ Konsolidierung! Rechenzentrumsverkabelung Planung und Realisierung! RZ Lösungen konventionell! Out-door RZ Lösungen! Containerlösungen! IT Sicherheitsraum! Qualitätssicherung & Projektmgmt.! Green Data Center Studie! Rechenzenrums Modernisierungen! Scalable Modular Data Center! Integrierte Racklösungen (IRS) Hardware Product Services! HW Installationsservices! Glasfaserverkabelung der zseries Betrieb! RZ Asset Management! RZ Remote Management! Wiederkehrende Energieeffizienz Zertifizierung! Produktumzüge! End of lease Services 42

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