Internationale Norm ISO/IEC Information Technology Data Centres Key Performance Indicators. Dr. Ludger Ackermann dc-ce RZ-Beratung

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1 1 Internationale Norm ISO/IEC Information Technology Data Centres Key Performance Indicators Dr. Ludger Ackermann dc-ce RZ-Beratung

2 2 Agenda Kurzvorstellung dc-ce rz beratung Übersicht Normungslandschaft Struktur der ISO/IEC Übersicht der diskutierten KPI KPI zur Betrachtung der Ressourcen-Effizienz von IT ITEE SV ITEU SV Idee für einen neuen, synergetischen KPI: ΔT IT Fazit

3 3 dc-ce rz beratung Führendes Planungs- und Ingenieurbüro (U. Terrahe) spezialisiert auf energieeffiziente Rechenzentren Innovationstreiber durch Veranstaltung der Future Thinking Betrieb des Test- und Forschungsrechenzentrum an der TU Berlin im Hermann-Rietschel-Institut Entwicklung hoch-effizienter Klima- und Kühlsysteme Beteiligung an Normungsarbeit (DKE und CENELEC) Beteiligung an Gremienarbeit (BITKOM)

4 4 Übersicht Normungslandschaft 17 Vorsitzende 22 % 28 Sekretäre 33 % 34 Sekretäre 20 % 21 % 36 Vorsitzende 550 Experten Direktes Mitglied Experten Experten +1 Die DKE ist als Normenausschuss des DIN und Organ des VDE zuständig für die Erarbeitung von Normen in der Elektrotechnik, Elektronik und IT in Deutschland.

5 5 Struktur der ISO/IEC Data Centres KPI Overview and General Requirements PUE & ppue REF ITEE SV x CUE x WUE x CER x ERE x ITEU SV x Cost Based KPI x

6 6 KPI der ISO/IEC Übersicht KPI Name Zweck PUE, ppue (partial) Power Usage Effectiveness Energieeffizienz bezogen auf IT Energieverbrauch ERE* Energy Re-use Effectiveness Berücksichtigung von Energierückgewinnung REF Renewable Energy Factor Berücksichtigung erneuerbarer Energien CUE* Carbon Usage Effectiveness Effizienz bezogen auf CO 2 Erzeugung WUE* Water Usage Effectiveness Effizienz der Nutzung von Wasser CER* Cooling Efficiency Ratio Effizienz der Kühlung und anderer Sub-Systeme ITEE SV ITEU SV * DCCE* DCPE* IT Equipment Energy Efficiency for Servers IT Equipment Utilization for Servers Data Centre Cost Efficiency, Data Centre Profit Efficiency Energieeffizienz von Servern Nutzungsgrad von Servern Kosten-Effizienz bezogen IT Energieverbrauch * = KPI vorgeschlagen, aber noch nicht als Work Item autorisiert

7 ITEE SV : Definition des ITEE SVEQ Definition zunächst für einen einzelnen Server: ITEE SVEQ = Maximum Server Performance Maximum Performance ITEE SVEQ ist eine Maschinenkennzahl, die die Rechenleistung im Verhältnis zur Leistung (bei maximaler Rechenleistung) betrachtet. ITEE SV = IT Equipment Energy Efficiency for Servers 7

8 Definition des ITEE SV Definition des KPI für alle Server in einem Rechenzentrum: ITEE SV = Maximum Server Performance Maximum Performance ITEE SV bildet das Verhältnis aus der Summe der Rechenleistungen zur Summe der elektrischen Leistungen aller Server im Rechenzentrum. ITEE SV = IT Equipment Energy Efficiency for Servers 8

9 9 ITEE SV : Praktische Umsetzung Nutzung von Benchmarks wie z.b. SPECpower oder Server Efficiency Rating Tool (SERT); Werte bei max. Performance

10 10 ITEE SV : Diskussion Ziel: ITEE SV soll den RZ Betreiber darin unterstützen, die Energieeffizienz seiner Server zu optimieren Der Betreiber muss den zu seiner Last passenden Benchmark auswählen Er kann dann seine vorhandenen Server vergleichen und ineffiziente Server identifizieren ITEE SV steigt mit der Erneuerung der Hardware von allein die Interpretation der Daten ist daher anspruchsvoll Die Nutzung von Benchmark-Ergebnissen kann als Kriterium für die Beschaffung sinnvoll sein. ITEE SV = IT Equipment Energy Efficiency for Servers

11 ITEU SV : Definition des ITEU SVEQ Definition zunächst für einen einzelnen Server: ITEU SVEQ = Actual Cumulative Server Workload Maximum Server Workload ITEU SVEQ betrachtet die mittlere Nutzung eines Servers im Verhältnis zu seiner maximalen Rechenleistung, für die Zeit eines Jahres, in der er eingeschaltet ist. ITEU SV = IT Equipment Utilization for Servers 11

12 Definition des ITEU SV Definition für alle Server in einem Rechenzentrum: ITEU SV = Actual Cumulative Server Workload Maximum Server Workload ITEU SV bildet wieder das Verhältnis aus der Summe der mittleren Nutzung zur Summe der maximalen Rechenleistungen aller Server im Rechenzentrum. ITEU SV = IT Equipment Utilization for Servers 12

13 13 ITEU SV : Praktische Umsetzung Messung der CPU Nutzung eines Servers, z.b. aus System Management Systemen, und der Betriebsstunden, verrechnet mit der maximalen Rechenleistung aus ITEE SVEQ.

14 ITEU SV : Diskussion Ziel: ITEU SV soll den RZ Betreiber darin unterstützen, die Auslastung seiner Server zu optimieren Er kann wenig ausgelastete Server identifizieren Er kann durch Ausschalten von Servern ITEU SV erhöhen und damit energieeffizienter betreiben Durch die Gewichtung mit dem ITEE-Wert wirkt sich eine geringe Auslastung von leistungsstarken Servern stärker aus ITEU SV erfordert die Verarbeitung umfangreicher Daten aus dem System Management Durch die Gewichtung mit dem ITEE-Wert können gegenläufige Effekte entstehen, die schwer zu verstehen sind Praktische Erfahrungen fehlen vollständig 14 ITEU SV = IT Equipment Utilization for Servers

15 15 Zwischenschritt Blick auf die KPI Familie von ISO/IEC RZ KPI IT KPI PUE ERE WUE CUE REF? ITEE SV CER ITEU SV Bisher gibt es keine KPI, die die Wirkung von IT Komponenten auf das Rechenzentrum beschreiben. ein Vorschlag

16 16 Idealbild der Klimatisierung eines luftgekühlten Serverraums IT Komponenten erwärmen die kalte Luft, die von den Klimageräten bereitgestellt wird.

17 17 Reale Klimatisierung im Serverraum Tatsächlich erwärmen die IT Komponenten die Luft nicht gleich stark einige mehr, andere weniger.

18 18 Reale Klimatisierung im Serverraum IT Komponenten, die einen unnötig hohen Luftdurchsatz haben, wirken wie Löcher in der Einhausung: kalte Luft wird mit warmer Luft vermischt Die Energieeffizienz von Klimageräten (und der nachfolgenden Kühlkette) verbessert sich aber mit steigender Temperatur auf der Ansaugseite T Ansaug TAnsaug AHER

19 19 Reale Klimatisierung im Serverraum Die Einlasstemperatur von IT Komponenten ist bereits angehoben worden die Auslasstemperatur wurde bisher nicht beachtet Da die Auslasstemperatur von der Einlasstemperatur abhängt, muss die Temperaturdifferenz betrachtet werden ΔT IT ΔT IT eco BTU/h, Leistung P T EIN T AUS Leistung Max.

20 20 Forschungsidee KPI ΔT IT Definition ΔT IT: T IT = Auslasstemperatur Einlasstemperatur ΔT IT soll eine Maschinenkennzahl sein, die das thermische Verhalten einer IT Komponente bei unterschiedlichen Lasten betrachtet. Für ein eco-design kann ΔT IT z.b. zu Lasten der Packungsdichte optimiert werden.

21 21 Fazit (1) Für Rechenzentren in Deutschland stellt die Energieeffizienz einen wichtigen Betriebsfaktor dar Kennzahlen (KPI) sind notwendig, um nach den ersten Erfolgen die Energieeffizienz dauerhaft steigern zu können Mit unserer Expertise beteiligen wir uns an der internationalen/europäischen Normung zur Definition solcher KPI Durch unsere Praxiserfahrung sorgen wir für die Sicherstellung der Anwendbarkeit von KPI Als Ideen-Land Deutschland wollen wir neue KPI vorschlagen, die nicht nur die Komponenten, sondern auch das System Rechenzentrum betrachten

22 22 Fazit (2) Ideen für neue KPI müssen durch Forschungsprojekte evaluiert werden: Randbedingungen müssen mit Herstellern abgestimmt werden Das Verhalten optimierter IT Komponenten im System Rechenzentrum muss untersucht werden Die Zusammenhänge von KPI müssen evaluiert werden wie wirkt sich die Verbesserung eines KPI auf andere aus? Das Test-RZ am HRI und die Kompetenz der dc-ce im Thema KPI bieten eine hervorragende Grundlage für Forschungsprojekte.

23 23 Kontakt Dr. Ludger Ackermann dc-ce rz-beratung GmbH & Co. KG Berner Str Frankfurt am Main Tel: +49 (0) Fax: +49 (0) Mobil: +49 (0) Vielen Dank für die Aufmerksamkeit.

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