Die Yaacomo Datenbank

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1 Die Yaacomo Datenbank QUALITY TO THE WEB Eine in Deutschland neu entwickelte Datenbank macht Rechenzentren grüner Q2WEB GmbH, Dieter Weiler Die von Grund auf in Deutschland neu entwickelte Yaacomo Datenbank 1 nutzt parallele Programmierung, rechnet in Grafikprozessoren und verwendet NOSQL-Algorithmen. Auf diese Weise senkt sie den Energiebedarf im Vergleich mit herkömmlichen Servern um 95 %, benötigt 80 % weniger Material in der Herstellung, verbraucht 80 % weniger Stellplatz und 98 % weniger Kühlung. Dadurch ist die Yaacomo Datenbank für Verantwortliche in Rechenzentren ein nützlicher Baustein, um ihre GreenIT-Strategie zeitnah und nachhaltig umzusetzen. Die Skalierbarkeit und Kompatibilität der Yaacomo Datenbank mit Marktstandards erlaubt es, sie in einer breiten Palette von IT-Infrastrukturen einzusetzen. Der Marktstart für die Yaacomo Datenbank ist im April 2012, aktuelle Informationen finden Sie unter Schneller ist grüner Datenbanken sind das Kernstück praktisch aller IT-Lösungen. Ganz anders als etwa beim Autofahren, gilt für Datenbanken: Schneller ist grüner! Was in der Automobilbranche vermutlich noch einige Zeit ein grüner Traum bleiben wird, ist im Softwarebereich Wirklichkeit: Ist die Software schneller, benötigt sie weniger Hardware. Und weniger Hardware bedeutet weniger Rohstoffverbrauch, weniger Platzbedarf, weniger Stromverbrauch und weniger Kühlung. So einfach diese Formel klingt, so überraschender ist die jahrelange eher unspektakuläre Weiterentwicklung von Datenbanktechnologien. Bislang laufen Datenbanken entweder auf herkömmlichen PCs oder auf Industrie-Servern in Rechenzentren. In der Produktion sind diese aufwändig, benötigen viele Rohstoffe bis hin zu Seltenen Erden und im Betrieb verschlingen sie täglich große Mengen an Energie, benötigen viel Platz und Kühlung und machen Lärm. Doch die Entwicklungen der letzten Monate deuten darauf hin, dass die Zeit Vision 89

2 reif für eine Revolution ist. Hier zeichnet sich die Entwicklung des Supersportwagens mit den Beschaffungskosten und dem Verbrauch eines Kleinwagens ab, um bei diesem Bild zu bleiben. Die Yaacomo Datenbank ist so ein neuer und vielversprechender Entwicklungsansatz zur Reduzierung von Platzbedarf, Material und Energie. Sie wird eine mehrdimensionale Einsparung von Strom, Öl, Seltenen Erden, Lärm und am Ende Müll erlauben. 10 Watt Stromverbrauch und die Größe einer Handfläche war unser Ziel, um die klassische Datenbank-Server Leistung zu erzeugen. Im Labor haben wird das jetzt erreicht: In einem Real Life Test schaffte die Yaacomo Datenbank 100 Mio. echte komplexe KPI-Berechnungen in 2 Minuten. Das sind 95 % weniger Stromverbrauch im direkten Betrieb, 80 % weniger Material und Platzverbrauch, 98 % weniger Kühlung, als beim Einsatz der dort bisher betriebenen Systeme. Die multiplen Spareffekte der Yaacomo Datenbank sind so groß, dass das Replacement von Bestandsystemen praktisch in jedem Rechenzentrum zu erheblichen kurzfristig erzielbaren ökologischen und zugleich ökonomischen Effekten führen kann. Wie stark sich das im Einzelfall auswirkt, kann man vorab sehr schnell analysieren und berechnen. Green IT Jahrbuch 2012 Grüne Innovation aus der Praxis Begonnen hat alles mit dem Auftrag bestehende Datenbankinstallationen bei großen Telekommunikationsunternehmen zu optimieren. Dort werden täglich Datenmengen jeweils im mehrfachen Terabyte-Bereich verarbeitet. Solche riesigen Mengen an Daten entstehen zum Beispiel bei der Überwachung von Qualitätsmerkmalen großer nationaler und internationaler Telekommunikationsnetze mit hunderttausenden von Komponenten im komplexen Zusammenspiel mit tausenden von Services und Parametern. Diese Datenmengen haben sich über die vergangenen Jahre jährlich verdoppelt und dieser Trend hält an. Dieses immense Wachstum kann in manchen Fällen kurzzeitig abgefedert werden, indem die Applikationen von uns entsprechend weiterentwickelt und optimiert werden. Allerdings ist oft absehbar, dass die zu erwartenden Datenmengen mit der bislang eingesetzten Hard- und Softwaretechnologie nicht mehr zu bewältigen sind. Es ist klar, dass nur durch Investitionen in Höhe von mehreren Millionen Euro künftig die benötigte Rechenleistung zur Verfügung gestellt werden könnte. Ökologisch gesehen würde das eine Explosion des Rohstoffverbrauchs und der Betriebsressourcennutzung bedeuten. 90

3 Lösungsansätze am Markt Um eine Lösung aus diesem Dilemma zu finden, analysierten unsere Datenbankspezialisten zunächst verschiedene neue Ansätze und Trends, die geeignet zu sein schienen, die Herausforderungen der Zukunft in einem angemessenen Kostenrahmen zu bewältigen. Drei wesentliche Trends wurden dabei genauer geprüft: NOSQL-Datenbanken. Hier sind Neuentwicklungen wie beispielsweise Hadoop, CouchDB, MongoDB und Cassandra verfügbar; neueste SOC-Prozessoren (SOC = System on a Chip), wie sie aktuell vom US-amerikanischen Umweltministerium (DOE) gefördert und von Intel und ARM realisiert werden; Grafikprozessoren als Geschwindigkeitsbeschleuniger, die jüngst insbesondere durch ihre Verwendung in chinesischen Supercomputern Beachtung gefunden haben. Allen drei Trends ist gemeinsam, dass sie sich in noch sehr frühen Entwicklungsphasen befinden, in der Regel keine gängigen Standards unterstützen und jede für sich betrachtet im Wesentlichen nur sehr spezielle Anwendungsfälle adressiert. Yaacomo das Beste aus drei Welten Doch erst eine Lösung, die eine breite Einsetzbarkeit ermöglicht, anstatt nur Nischen zu adressieren, würde einen nennenswerten grünen Effekt schaffen können. Nach intensiver Analyse und Einschätzung fiel daher die Entscheidung, alle drei genannten Technologieansätze miteinander zu kombinieren und so einen radikal neuen Ansatz zu wählen, der dies leisten kann. Im Ergebnis wurde von unserem Entwicklerteam in den letzten 18 Monaten die Yaacomo Datenbank mit modernsten Software-Technologien aus dem NOSQL-Bereich geschaffen, die auf marktgängigen Grafikprozessoren (GPUs) und Systemen, bei denen CPU und GPU auf einen Chip verschmolzen sind (APUs), betrieben werden kann. Nachdem dadurch Rechenleistung vergleichsweise günstig wird, avanciert der Datenverkehr (I/O) zum nächsten bestimmenden Kostenfaktor. Diesen haben wir durch Kompression und Verschlüsselung wirkungsvoll gesenkt, auch wenn repräsentative Aussagen hierzu in den verschiedensten Anwendungsfällen erst noch ermittelt werden müssen. Vision Die Leistung der Yaacomo Datenbank In einer Testinstallation konnten unsere Entwickler nachweisen, dass die Yaacomo Datenbank auf einer am Markt erhältlichen APU die gleiche oder 91

4 sogar eine höhere Leistungsfähigkeit besitzt als eine marktübliche herkömmliche Datenbank, die auf einem modernen Standard-Hexa-Core-Server betrieben wird. In nackten Zahlen: Wir konnten zeigen, dass eine Anwendung, die zur KPI- Berechnung verwendet wird, auf unserem 10-Watt-Rechner zirka 100 Million komplexe Berechnungen in zwei Minuten bewältigt. Diese Evaluierung und weitere prototypische Ergebnisse haben gezeigt, dass die Yaacomo Technologie auf einer Hardware, die eher an ein Handy als einen 19 Zoll Industrieserver erinnert, in der Lage ist, diesen zu ersetzen und darüber hinaus deutlich weniger Kühlung benötigt. Vergleich mit aktuellen Entwicklungen Wie eingangs erwähnt, ändert sich die Datenbankwelt in den letzten Monaten deutlich rasanter als in den Jahren zuvor und so gibt es mittlerweile eine ganze Reihe vielversprechender Entwicklungen, die herkömmliche Datenbanken weit hinter sich lassen. Im Gegensatz zu diesen Entwicklungen nutzt die Yaacomo Datenbank gleich mehrere dieser Optimierungsansätze und zielt konsequent auf eine breite Einsetzbarkeit durch die Unterstützung von Marktstandards. Durch die Kombination mehrerer Technologieansätze hebt sie sich bezüglich Leistungsfähigkeit und Ressourcenschonung von anderen Neuentwicklungen deutlich ab. Im Vergleich 2 zu einem gerade offen gelegten und daher nachbildbarem Benchmark Test 3 der HP Tochter Vertica ist das eindrücklich belegbar: Green IT Jahrbuch Die Yaacomo Datenbank ist auf einem Netbook (!) mit 4 GB RAM 65 % schneller als die Vertica Lösung auf einem 4-Server- Cluster mit 384 GB RAM und reduziert gleichzeitig den Festplattenplatzverbrauch um 59 %. 92

5 Praxisreife der Yaacomo Datenbank Die Nutzung der Yaacomo Datenbank durch klassische Applikationen wird zukünftig durch Schnittstellen, die eine weitestgehende Kompatibilität zu den Produkten der großen Datenbanklösungen Oracle, MySQL, MS-SQL und DB2 sicherstellen, sehr einfach sein: Die Bereitstellung von Standardinterfaces ermöglicht die Adaption auf bestehende Applikationen. Die Yaacomo Datenbank ist bis Ende des 1. Quartals 2012 in verschiedenen Teststellungen in nationalen und internationalen Rechenzentren und kann bereits jetzt unter Betreuung des Entwicklerteams eingesetzt werden. Dazu bieten wir Technologiepartnerschaften 5 an. Der Marktstart für die Yaacomo Datenbank ist im April Aktuelle Informationen finden Sie unter Literaturverzeichnis Quelle: Q2WEB GmbH, Q2WEB GmbH, Dieter Weiler, Telefon , Vision 93

6 GREEN IT JAHRBUCH 2012 Inhaltsverzeichnis Grußwort 11 Dr. Philipp Rösler, Bundesminister für Wirtschaft und Technologie Vorwort 12 Thomas Leitert, GreenIT-BB Das Netzwerk GreenIT-BB 14 Think Tank zur Steigerung der Energieeffizienz der IKT GreenIT RZ-Benchmarking 17 TimeKontor AG Online-Tool für die Ermittlung der Energie- und Ressourceneffizienz von Rechenzentren Kategorie 1 Energieeffiziente IT-Systeme Green in der IT Innovativ, effizient und umweltschonend 21 A10 Networks Deutschland Ltd. Moderne Application Delivery Controller bieten ökonomische und ökologische Verbesserungen entlang der gesamten IT-Wertschöpfungskette Aus der Not eine Tugend machen 25 Bundesinstitut für Berufsbildung Bundesinstitut für Berufsbildung führt in seinem Rechenzentrum hocheffiziente Klimalösung ein Effizient, sicher und hochverfügbar 31 Rittal GmbH & Co. KG Umweltfreundliches Rechenzentrum made by Rittal 7

7 GreenIT im neuen Rechenzentrum Köln-Chorweiler 35 Stadt Köln, Amt für Informationsverarbeitung Energieeffizienz von der Planung zum Umbau und zur Organisation des Betriebes Kategorie 2 Einsatz von IT-Systemen zur Optimierung von Prozessen Green durch IT Ein Netz für Wasser, Straße und Schiene 39 Cisco Deutschland Hamburger Hafen und Cisco schaffen einheitliche Infrastruktur für Verkehrsmanagement, Zusammenarbeit, Videokonferenzen und IT Das GREENSOFT-Modell 43 Fachhochschule Trier Ein Referenzmodell für "Grüne und Nachhaltige Software" Messung des Software-induzierten Energieverbrauchs 47 Fachhochschule Trier Eine Methode und deren exemplarische Anwendung Green IT Jahrbuch 2012 PrimeEnergyIT 51 Berliner Energieagentur GmbH, Fraunhofer IZM, Österreichische Energieagentur, Technische Universität Berlin Leitlinien für die Gestaltung und Beschaffung energieeffizienter Rechenzentrumstechnik DOKIM - public asset intelligence 57 K.IM. Kirchliches Immobilienmanagement Unterstützung für outputorientierte Strategiebildungen beim Management von Immobiliengroßbeständen Energie smart nutzen mit Joonior 63 MSR-Solutions GmbH Das intelligente Energiemanagement-System von MSR-Solutions 8

8 GreenIT in der Dokumentenein- und -ausgabe 67 perform IT GmbH Optimierung der Dokumentenein- und -ausgabe unter Berücksichtigung von Umweltaspekten Green durch IT 71 Sparkasse Pforzheim Calw Energieeinsparung durch die automatisierte Steuerung von IT-Systemen bei der Sparkasse Pforzheim Calw Kategorie 3 Visionäre Gesamtkonzepte (System- und Geschäftsprozessgestaltung) Das 1%-Rechenzentrum 75 erecon AG Mit viel Energie immer weniger Energie GreenIT - think economically, act ecologically 79 Daimler AG, Information Technology Management (ITM) Leitbild für die ökologischen und ökonomischen Aspekte des IT-Einsatzes bei Daimler ProUmwelt Früher an morgen denken 85 Provinzial Rheinland Versicherungen Das Klimaschutz-Engagement der Provinzial Rheinland Die Yaacomo Datenbank 89 Q2WEB GmbH Eine in Deutschland neu entwickelte Datenbank macht Rechenzentren grüner 9

9 Das Netzwerk GreenIT-BB Veni. Vidi. Viriditer Vici. Mit Green IT effektive und nachhaltige Erfolge erzielen, dieses Anliegen verfolgt das Netzwerk GreenIT-BB. Gegründet 2009 als Public Private Partnership, führt GreenIT-BB Entscheider aus Wirtschaft, Wissenschaft und Verwaltung zusammen, um gemeinsam eine energie- und ressourceneffiziente Informations- und Telekommunikationstechnik (IKT) voranzubringen. Das Netzwerk initiiert Projekte, stellt Informationen bereit, moderiert den fachlichen Austausch und versteht sich als bundesweites Kompetenzzentrum für Green IT. Die beteiligten Unternehmen profitieren von der gebündelten Fach- und Marktkompetenz des Netzwerks und erhalten Unterstützung für die erfolgreiche Umsetzung ihrer Green IT Vorhaben. Green IT Jahrbuch 2012 Kompetenzen vernetzen - Synergien nutzen Beschaffung und gemeinsame Erarbeitung von markt- und geschäftsrelevanten Informationen konzentrierte Marketing- und Vertriebsunterstützung durch zielgruppenorientierte Veranstaltungen und eigene Green IT-Events regelmäßige Netzwerktreffen, Green IT Praxisworkshops und Expertenrunden Öffentlichkeitsarbeit Initiierung, Entwicklung und Umsetzung innovativer Verbund- und Entwicklungsprojekte wie z. B. GreenIT RZ-Benchmarking (siehe Seite 17) und GreenIT Cockpit Das Netzwerk als Business- und Wissensplattform bietet Green IT RZ-Benchmarking und Best Practice zu Green IT moderiert den Dialog zwischen Experten aus Wissenschaft, Wirtschaft und Verwaltung stellt die Erschließung von Nutzenpotenzialen in den Mittelpunkt regt Business Development im Bereich Green IT an unterstützt Innovationen im Bereich Green IT 14

10 Green IT Best Practice AWARD Um die Öffentlichkeit für die Energie- und Ressourceneffizienz in der IKT zu sensibilisieren, initiierte das Netzwerk GreenIT-BB im Jahr 2010 erstmals den GreenIT Best Practice AWARD. Der Wettbewerb wird seither jährlich in Kooperation mit den Netzwerken CIOcolloquium, CIO-Circle und der Green IT Allianz des Bitkom e.v. durchgeführt. Im vergangenen Jahr stand der AWARD unter der Schirmherrschaft von Bundeswirtschaftsminister Dr. Philipp Rösler sowie der IT-Beauftragten der Bundesregierung, Cornelia Rogall-Grothe. Mit über 100 Beteiligungen in den drei Kategorien Green in der IT, Green durch IT und Visionäre Gesamtkonzepte war der Wettbewerb ein voller Erfolg. Eine hochkarätig besetzte Expertenjury unter dem Vorsitz von Dr. Hans-Joachim Popp, CIO des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt, übernahm die Bewertung der Projekte und Auswahl der Preisträger. Weitere Mitglieder der Jury waren Rudolf Herlitze, CIO des Bundesumweltministeriums, Thomas Schott, CIO der Rehau AG, Dr. Jürgen Sturm, CIO der Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH, und Heinrich Vaske, Chefredakteur der Computerwoche. Die Preisverleihung fand im November in Berlin statt. Eine umfangreiche Dokumentation der Preisträger und ihrer Projekte sind unter zu finden. Parallel zum Wettbewerb um den GreenIT Best Practice AWARD startete das Netzwerk einen Call for Papers für das GreenIT Jahrbuch Ausgewählte Projekte finden Sie auf den folgenden Seiten. Die Initiierung des Netzwerkes, das Management sowie die Vertretung nach außen werden durch die TimeKontor AG wahrgenommen. Netzwerk GreenIT-BB, c/o TimeKontor AG Schönhauser Allee 10-11, Berlin, Tel.: , Fax: Thomas Leitert, Ute Gaab, Das Netzwerk GreenIT-BB wird gefördert durch: 15

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