Lösungen für Energieeffiziente Rechenzentren. Bernhard Przywara Sun Microsystems GmbH

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1 Lösungen für Energieeffiziente Rechenzentren Bernhard Przywara Sun Microsystems GmbH 1

2 Klimawechsel 2

3 Bekämpfung der Erderwärmung Soll die Erderwärmung 2ºC nicht überschreiten, dann, dann müssen CO2-Emmissionen vermieden werden > 9% durch vermehrte Nutzung vonkernenergie > 14% durch CO2-Abscheidung bei Kohlenutzung > 23% durch erneuerbare Energien > 54% durch Energieeffizienz Internationale Energie Agentur (IEA) 3 3

4 Grüne (?) IT 4

5 Strom reicht nicht aus für hohe Lasten 5

6 Kühlung reicht nicht aus für hohe Lasten Source: Uptime Institute 6

7 Die Energiedichte im Rack steigt x2U Server 2kW Wärmelast x1U Server 6kW Wärmelast BladeCenter 24kW Wärmelast BladeCenter 30kW Wärmelast Source: Emerson Network Power/Liebert 7

8 Trends für das Rechenzentrum RZ-Konsolidierung wird Betriebskosten senken Thin Clients sind auf dem Vormarsch Mehr Applikationen werden ausserhalb Ihres Rechenzentrums betrieben werden (Software as a Service, Social Networking) Rechenzentrums-Automatisierung wird Einzug halten I/O und Hauptspeicher werden die Engpässe der Zukunft sein Modulares RZ Design Die Versorgung von Servern mit Strom wird deren Beschaffungskosten in den nächsten 5 Jahren übersteigen 8 8

9 Das primäre Problem ist ein Ökonomisches, kein Ökologisches... Gartner schätzt: Nachfrage Nutzer Services Zugriff 2008 verfügen 50% der Rechenzentren über nicht mehr ausreichende Energieund Kühlungskapazitäten Energiekosten machten früher max. 10% des ITBudgets aus. In naher Zukunft beträgt der Anteil über die Hälfte. Energie Kosten Raum Wärme Quelle: page=1 9

10 Green IT Es ist Ökologie und Ökonomie Bei Green IT geht es um informierte Kaufentscheidungen, die die IT in die Lage versetzen, für Kostensenkungen zu sorgen, oft in Bereichen ausserhalb des IT-Budgets, wie etwa Energie, Gebäude oder Entsorgung. 10

11 Grüne (!) IT 11

12 Lösungen 12

13 Optionen für Energie-Effizienz in der IT Es gibt viele Wege zum Energiesparen BU Kontrolle IT/DC Kontrolle Verantwortlich Top 10 Strategien Potentielle Energieeinsparungen Kühlung Efficiency Stromeffizienz/Verteilung Storage Effizienz Nutzen von CPU Power Management Anpassung Infrastruktur an SLAs Abschaltung Ungenutzter Systeme Energie-effiziente Systeme für Neue Projekte Technologie Refresh Optimierung der Systemauslastung: Konsolidierung/ Virtualisierung/Workload Mgmt Effizientere Applikationen Einzelprojekte Gesamt RZ 30%-50% 20%-40% 20%-75% 5%-40% 20%-30% 50%-100% 5%-30% 5%-25% 5%-20% 5%-15% 10%-15% 5%-10% 40%-60% 50%-80% 10%-30% 30%-50% 50%-80% 50%-95% 30%-60% 30%-70% 13

14 Energy Saving Potentials Sun Confidential 14

15 Sun Innovation: Driving Efficiency at Every Level Processor & Desktop Systems & Storage Datacenter VIRTUALIZATION 15 15

16 Eco Processors UltraSPARC T2 Fastest, most energy efficient Microprocessor 16

17 Eco Server CoolThreads Servers TM Won Flex Your Power Award 5/7/2007 Design Excellence Lower Space Requirements Higher Performance Lower Energy Consumption 17

18 Eco Storage Lowest Energy Consumption through Tape Automatisation and Hybrid Storage Pools (SSD + Disks) Sun StorageTek SL8500 Tape Library TM Sun Storage 7000 Series Family 0kWh 0CO2 Low Power 18

19 Virtual Desktop Sun Ray and Secure Global Desktop TM Desktop consolidated to a server in the DC > 1/20 Energy Consumption of a PC > All Operating Environments > 10:1 50:1 Client-Server Ratio Sun Ray 2 Only 4 Watt Energy Consumption Dynamically Accessible Virtual Desktop Continuous Savings in Energy and Administration Costs 19

20 Eco Operating Environments Multi-threading and Consolidation Virtualization Power Management 20

21 Eco Data Center Infrastructure Sun Modular Datacenter S20 Modular Power Distribution Cooling 21

22 Optimierung der Energieeffizienz bei Servern Potentiale für Energieeinsparungen > Energie-effiziente Hardware In der Praxis 10-25% Einsparpotenzial > Virtualisierung In der Praxis Einsparpotenzial liegt bei 40-80% 22

23 Energieverschwendung bei niedriger Auslatung 5x Energie pro Arbeitseinheit! Watt Watt/perf Watt (& Watt/Perf) Signifikante Energieeffizienz nur über 60% Auslastung 2x Energie pro Arbeitseinheit! % Auslastung Hohe Auslastung spart mehr als die energieeffizienteste HW 23

24 Eco Potential Analysen Übersicht Gesamtkosten ( p.a.) p.a Zwischen 60% und 85% Energieeinsparung Server Verdichtung 1:3 bis 1:25 Kosten-Reduktion von 64% bis 86% ri a Va n te 1 n ri a Va 2 te n ri a Va > Variante 1: T5240+M5000 Container 70/30 > Variante 2: T5240+M3000 Container 70/30 > Variante 3: M5000 Container > Variante 4: T5240/M5000 spezifisch (Container) > Variante 5: M5000/M3000/T5240 spezifisch (Container) 3 te ri a Va n te n ri a Va 5 te 24

25 Studie I: Hardware Konsolidierung im Webhosting bei der STRATO AG STRATO ist Europas zweitgrösster Webhoster > Server, >4 Millionen domains Energieverbrauch ist ein grosser Kostenfaktor Massnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz werden kontinuierlich umgesetzt Problem: Nicht mehr genügend Ressourcen bei Strom und Kühlung Ziel: Konsolidierung und Nutzung energieeffizienter Hardware zur Entlastung der Infrastruktur: Konsolidierung statt RZ-Neubau bzw. Umzug 25

26 Sun T5220 Energieeinsparung durch Sun T5220 Betrachtung auf Server-Level T5220, 8 core, 64 Threads, 1.2 GHz Normierung auf durchschnittliche 50% CPU-Last und gleichen Durchsatz Jahresbetrachtung 14 Altsysteme, 40HE Sun T5220, 2HE kwh/jahr Konsolidierung ersetzt 5 Altsysteme und spart 96 Prozent Energie Amortisation innerhalb von 3 Jahren allein durch die reduzierten Energiekosten 26

27 Thin Clients: Sun in Heimstetten 2800 Tonnen CO2 und Euro gespart Jahr Server Clients Vergleich PCs Sun Fire E6500 Server. Platz- 700 Sun Ray 1 (10W) und Strombedarf: Strombedarf: 4 Racks, 340 Kwh pro Tag 168 Kwh pro Tag 700 PCs (P4 1GHz, 120W) Strombedarf: 2000 Kwh pro Tag Sun Fire V880 Server. Platzund Strombedarf: 3 Racks, 348 Kwh pro Tag 700 PCs (P4 2GHz, 150W) Strombedarf: 2500 Kwh pro Tag Sun Fire V490 Server. Platzund Strombedarf: 2 Racks, 202 Kwh pro Tag 700 PCs (P4 3GHz, 180W) Strombedarf: 3000 Kwh pro Tag Sun Fire T2000 Server. Platz- und Strombedarf: 1 Rack, 77 Kwh pro Tag 700 PCs (Core Duo 2GHz, 150W) Strombedarf: 2500 Kwh pro Tag E KW, V880 = 2.9KW, V490 = 1.05KW, T2000 = 320W (Quelle: Sun System Handbook) Von Mitte 2000 bis Mitte 2007 hat Sun mit diesem Konzept 5277MWh Strom gespart. Oder 2800 Tonnen CO2 (Strommix Deutschland 2006). Oder Euro (mit 11 Cent/KWh Durchschnitts-Strompreis Industriekunden 2006) 27

28 Marktbarrieren: Wer zahlt die Stromrechnung? Nur 3% aller IT Bereiche zahlen die Stromrechnung selbst

29 Marktbarrieren bei EnergieEffizienz in der IT Trennung zwischen Budgets zur Beschaffung und Betrieb (Infrastruktur) Unterschiedliche Ziele der Beteiligten am RZ-Bau und Betrieb Potentielle Auswirkungen auf Verfügbarkeit Ungewünschte Verlängerung der Bau- oder Renovierungsphase von RZ-Bauten >?Budgets: Baukosten vs. Betrieb Know-how, trainierte Mitarbeiter... 29

30 Marktbarrieren: Budgetplanung Es existieren nur wenige und unvollständige Konzepte für fluktuierende Belastungen versus einem fixen Budget Der Energieverbrauch bei den meisten Rechenzentren ist nahezu konstant > Keine Abhängigkeit von Tageszeitpunkt ode gar Jahreszeit sichtbar Computerequipment zieht immer den gleichen Strom unabhängig von der aktuellen Last auf den Systemen 30

31 Marktbarrieren: Technologie Konsolidierung und Virtualisierung > Kosten und Risiken eines Migrationsprojektes vs. Einsparungen > Virtualisierung: Finanzielle und administrative Barrieren bei low end Servern Zusätzliche Software und Lizenzkosten Know-how erforderlich 31

32 Best Practices Rechenzentren 32

33 Datacenter Demonstration Studie Sun hat sich bei der Studie beteiligt Initiative Datacenter Site Infrastructure Projects Datacenter Cooling Datacenter Airflow Management Free Cooling in Large Scale Datacenters Datacenter Cooling Optimization High Efficiency Chilled Water Systems Modular Cooling Systems Wireless Sensor Network Adaptive Cooling Datacenter Power Distribution High Efficiency Power Transformation High Voltage AC Power High Efficiency Stand-by Power Systems IT Infrastructure Projects Consolidation and Optimization IT Computing Resource Optimization IT Consolidation and Virtualization Server Power Characterization & Modeling Improved Operations Best Practice State of the Art XX X XX X X XX XXX X XX X XX X X X X X 33

34 Design: Die Pod Architektur Eine Gruppe Racks mit gemeinsamem Warm- oder Kaltgang, genutzt als ein Baukasten zur Vereinfachung des Rechenzentrumdesigns für Strom, Kühlung & Verkabelung Anbieter-unabhängig, ohne oder mit Doppelboden, flexibel, skalierbar, hohe Dichte 34

35 Globale Konsolidierung Santa Clara, CA China, India, UK, Czech Republic, Norway Zwei Jahre Konsolidierung $250 Million Investment 68% RZ-Fläche komprimiert > ft2 zu ft2 > m2 zu m2 Skalierbar/Zukunftssicher > 9MW bis 21MW (SCA) Grösste Liebert/APC Installation weltweit 2 statt 15 Gebäuden 14 statt 152 Rechenzentren $1.2M Utility Rebates, $250k Innovation Award 39% effizienter als der ASHRAE Standard (.489 kw/ ton) 30% OPEX-Einsparungen 35

36 Datacenter Infrastructure Efficiency (DCiE) SCA Datacenter Efficiency Benchmark SCA Software Datacenter DCiE Load kw % of Total Load IT Load % Chiller Plant % RC/CRAC Loads % UPS/Transformer Loss % % Lighting Total Load Total Support Loads PUE DciE IT Load Chiller Plant RC/CRAC Loads UPS/Transformer Loss Lighting % Typical Datacenter DCiE Typical Data Center Load kw % of Total Load IT Load % Chiller Plant % RC/CRAC Loads % UPS/Transformer Loss % % Lighting Total Load Total Support Loads PUE DciE SCA Power Use % *Source: EYP Mission Critical Facilities Inc., New York IT Load Chiller Plant RC/CRAC Loads UPS/Transformer Loss Lighting 573 kw weniger unterstützender Stromverbrauch im Vergleich zum PUE-Ziel in der Industrie (2)* 36% effizienter als das PUE-Ziel der Industrie und nahezu 50% besser als der durchschnittliche PUE in der Industrie (2.5)* $400,000 jährliche OPEX Einsparungen im Vergleich zum typischen Rechenzentrum ($0.08/kWh) * Industry average & target from uptime institute: 36

37 Lösungsbeschreibungen, Whitepapers Align Facilities, IT & Engineering > Partnering nets significant short term & long term savings Hardware Replacement > Apply new hardware solutions and extend the life of your DC Simplify Datacenter design with the POD concept > Power: Modular, Scalable, Smart > Cooling: Adaptable, Scalable, Smart > Cabling: Distributed vs Centralized > Measurement: Visibility gives you power to control Video: 37

38 Ökologische Verantwortung und Grüne IT Gesellschaftliche Verantwortung (CSR) Beschaffung Betriebsprozesse Büroausstattung Rechenzentrum 38

39 Beschaffung und Stromverbrauch Energie ist wesentlicher Kostenfaktor 39

40 Grüne Beschaffung WEEE > ISO14001 > 65% kommt in die Wiederverwertung Gesamtes Metall und Kunststoff zurück in den Kreislauf Weniger als 5% ist Abfall Globales Rücknahme Programm > Kostenfrei, weltweit 40

41 Das Rechenzentrum der Zukunft Server Virtualisierung Optimierte der Kühlung Upgrades/Right-Sizing Konsolidierung und Optimierung (# Server, Auslastung, SW) Freie Kühlung Regenerative Energie Containment/Sun's Santa Clara Data Center 41

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