Konkrete Ansatzpunkte zur Reduktion von Energie- und Ressourcenverbrauch durch Software

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1 4. Jahrestagung Wissenschaftsforum GreenIT: Grüne Software: Potenziale zur Steigerung der Ressourceneffizienz in der IT Konkrete Ansatzpunkte zur Reduktion von Energie- und Ressourcenverbrauch durch Software Dr. Ralph Hintemann, Borderstep Institut 01

2 Agenda Ansatzpunkte im Bereich Anwendungssoftware Wählbare bzw. angepasste Bildauflösung Mobiles Internet bevorzugt über WLAN Das Prinzip App und webbasierte Anwendungen Bedarfsgerecht gesteuerte Software Andreas Köhler - Pixelio Ansatzpunkte in Rechenzentren Dynamisch prädiktives Lastmanagement > Vorträge Dr. Stobbe, Dr. Schomaker Informations- und Datenmanagement Datenkomprimierung und Datendeduplizierung Weitere Ansatzpunkte für Ressourceneffizienz Virtualisierung und Cloud Computing? Nutzerverhalten in sozialen Netzen, Verursacherprinzip 02

3 Anwendungssoftware Thema: Bildauflösung Höhere Bildauflösung sind ein Haupttreiber für die Zunahme des Ressourcenbedarf in Netzen (Energie und Hardware) Beispiel Youtube: Aktuell maximale Auflösung 4k Format (max. ca. 13 Mio. Pixel): Faktor 164 gegenüber Standardauflösung (320x240) Trend zu 3D weitere Erhöhung der Datenraten Monatlicher Internetverkehr in Deutschland (in Exabyte) 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0, (Quelle: Cisco 2013, eigene Darstellung) Jahr Konkrete Ansatzpunkte: benutzergesteuerte oder automatische Auswahl der Bildauflösung je nach Art der Anforderungen (Display, Zugangstechnologie, Inhalte) Automatische Reduktion der Bildauflösung bei Präsentationen, s, etc. 03

4 Anwendungssoftware Thema: Mobile Internetnutzung Mobile Internetnutzung benötigt besonders viel Ressourcen Mobilfunk ist das das energieintensivste Zugangsnetz zum Internet (CEET 2013) Zugang über WLAN ist energie- und materialeffizienter als über Mobilfunk Konkrete Ansatzpunkte: Software wählt automatisch das energetisch optimale Zugangsnetz bzw. gibt dem Nutzer Informationen hierzu Software erlaubt dem Nutzer, selbst zu entscheiden (Softwareprodukte sollten nicht den Nutzer zwingen, über Mobilfunk zu kommunizieren, auch wenn ein Internetzugang über WLAN verfügbar ist) 04

5 Anwendungssoftware Thema: Das Prinzip App und webbasierte Applikationen Apps und webbasierte Applikationen sind verhältnismäßig effizient Prinzip App: Angepasst auf nur begrenzte Ressourcen bei mobilen Geräten Kleine Software-Module, einfach zu installieren und zu deinstallieren Webbasierte Applikationen (insbesondere Web-Apps, HTML5): keine Installation erforderlich, Verlagerung der Hardware-Anforderungen auf Server (Pooling-Effekt) Konkrete Ansatzpunkte: Ausweitung des Prinzip Apps und der webbasierten Applikationen dort, wo Ressourcenpotenziale existieren 05

6 Anwendungssoftware Thema: Ungenutzte Softwaremerkmale Nur ca. 7 % der Funktionalität von Standardsoftware wird ständig genutzt, ca. 47 % aller Anwendungsmerkmale werden niemals genutzt. Erreichbare Potenziale zur Energieeinsparung: 10 bis 20 % (Schätzung der Arbeitsgruppe Software und Green IT der Green IT Allianz des BITKOM) Hardware-Obsoleszenz resultiert teilweise aus zusätzlichen Softwarefunktionalitäten, die gar nicht genutzt werden. Ansatzpunkt: Bedarfsgerecht gesteuerte Software Voraussetzung: konsequent modulare Softwarearchitektur: Nur die Module werden installiert, die auch gebraucht werden Dem Nutzer muss es leicht gemacht werden, Ressourcen schonende Einstellungen vorzunehmen (Voreinstellungen an zentraler Stelle, z.b. Haken setzen, Schieberegler) Automatische Anpassung der Software, z.b. Nicht genutzte Applikationen werden nicht ausgeführt Nutzer bekommt Hinweise zur Nutzung und zum Ressourcenbedarf der Software Rechenintensive Aufgaben werden z.b. in Rechenzentren bei günstigen Strompreisen durchgeführt (Indexierung, Kompression, Deduplizierung, etc.) 06

7 Herausforderung heterogener Rechenzentrumsmarkt Heterogene Rechenzentrumsstruktur: Ca Rechenzentren in Deutschland Ca. 50 % der großen Rechenzentren (mehr als 5000 Server) sind Colocation- Rechenzentren, 25 % Hosting- Rechenzentren, d.h. der Betrieb von Software, IT-Hardware und Infrastruktur liegt meist nicht in einer Hand Anbietermarkt für Rechenzentrumslösungen ebenfalls sehr heterogen: Anbietern von IT-Hard- und Software Zielsetzungen teilweise sehr Anbieter der Infrastrukturlösungen unterschiedlich IT-Berater, Rechenzentrumsplaner Systemhäuser, etc. Zahl der physikalischen Server in Rechenzentren in Deutschland (in Tausend) RZ mit 3-10 Servern RZ mit Servern RZ mit über Servern RZ mit Servern RZ mit Servern 07

8 Rechenzentren: Dynamisch prädiktives Lastmanagement > Vorträge Dr. Lutz Stobbe, Dr. Gunnar Schomaker Eimantas Buzas - Fotolia.com 08

9 Rechenzentren: Informations- und Datenmanagement Datenspeicherung für mehr als 10 % des Energieverbrauchs der Rechenzentren verantwortlich (steigende Tendenz) Quelle: Borderstep Datenmenge in Deutschland (in Exabyte) (Quelle: Berechnung Borderstep auf Basis von IDC 2012) Jahr Ein Grund für die steigende Datenmenge: Speicherkosten pro Gigabyte verringern sich ständig (Experton: jährlich um 30 %) Kaum Anreize effizient mit Speicherplatz umzugehen Konkrete Ansatzpunkte: Datenreduzierung (nur noch notwendige Daten speichern) Nutzung von Lösungen wie hierarchisches Speichermanagement (HSM), Information Lifecycle Management / Enterprise Content Management (erfordern teilweise Datenklassifikationen) 09

10 Rechenzentren Datenkomprimierung und Datendeduplizierung In deutschen Rechenzentren im Jahr 2012 ca. 12,5 Mio. Festplatten (Quelle: Borderstep) auch mit deutlich steigender Tendenz (2008: ca. 10 Mio. Festplatten) Konkreter Ansatzpunkt: Datenkomprimierung und Datendeduplizierung: picsfive - Fotolia.com übliche Komprimierungsraten bei Backup und Archivierung: 1:10 (Datendeduplizierung) Datendeduplizierung nicht nur für Backup-Systeme, sondern auch zum direkten Einsatz on the fly im Rechenzentrum geeignet (BMU 2012) allerdings mit geringeren Deduplizierungsraten (z.b. 1:5) Aber: Einsatz von kostengünstigen Festplattensystemen mit SATA-Festplatten ist wirtschaftlich häufig günstiger als der Kauf eines Deduplizierungssystems (speicherguide.de, Rieß 2012). 010

11 Weitere Ansatzpunkte für Ressourceneffizienz Virtualisierung und Cloud Computing? Virtualisierung bietet sehr hohe Potenziale für die Verbesserung der Hardwareauslastung durch Software Server in Deutschland (in Millionen) 3,0 2,0 1,0 0, (Quelle: Berechnung Borderstep auf Basis von Techconsult 2013) Jahr Cloud Computing: Viele unterschiedliche Cloud-Szenarien Abschätzung der Auswirkungen schwierig Entscheidend: konkrete Anwendung, verwendetes Zugangsnetz (Mobil?) ristaumedia fotolia.com 011

12 Weitere (denkbare) Ansatzpunkte für Ressourceneffizienz Nutzerverhalten und Verursacherprinzip Nutzerverhalten, z.b. Soziale Netzwerke: Software selbst wird in der Regel sehr effizient programmiert sein Aber: Ziel der sozialen Netze ist es, die Nutzer möglichst lang auf der Plattform halten und beschäftigen (Spiele, Videos, etc.) Verursacherprinzip, z.b. Spam: Internet freie Nutzung, kein Verursacherprinzip; McAfee (2009): -Spam verursacht einen jährlichen Energieverbrauch von 33 Milliarden Kilowattstunden Abrechnungsmodelle Internet-Nutzung: Private Haushalte haben meist eine Flatrate 012

13 Fazit Konkrete Ansatzpunkte zur Verbesserung der Material- und Energieeffizienz durch Software vorhanden Teilweise große Barrieren für die Realisierung Umsetzung erfolgt in der Praxis nur langsam Rebound-Effekte können erheblich sein 013

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