Ermittlung und Auswertung von Kennzahlen im Rechenzentrum

Transkript

1 Ermittlung und Auswertung von Kennzahlen im Rechenzentrum 1

2 Agenda Ziel Motivation für Kennzahlenermittlung Energieverbrauch im Rechenzentrum Metriken Messwerterhebung Strom Messwerterhebung Temperatur Auswertung von Temperaturmesswerten Visuelle Temperaturauswertung Fazit Ausblick Leonhard Kunczik

3 Ziel Recherchearbeit für die Bachelorarbeit Betrachtung zweier Themenbereiche Kennzahlen im Rechenzentrum Implementierung einer Temperaturauswertung Zielsetzung Themenfindung für die Bachelorarbeit Leonhard Kunczik

4 Motivation für Kennzahlenermittlung EPA Studie Steigende Energiekosten und Studie der EPA zum Energieverbrauch von Rechenzentren im Jahr 2006 [EPA] Leonhard Kunczik

5 Motivation für Kennzahlenermittlung Ist-Zustand Ist-Zustand im Jahr 2011: Der Stromverbrauch für Rechenzentren lag bei 76,4 TWh Der Datenverkehr ist seit 2006 um etwa 800% gestiegen Entwicklung von Kennzahlen als Hilfsmittel zur Überwachung von Effizienzsteigerungsmaßnahmen Leonhard Kunczik

6 Energieverbrauch im Rechenzentrum [BBI] Abbildung 1: Energieverbraucher im Rechenzentrum 4 Leonhard Kunczik

7 Metriken PUE (Power Usage Effectiveness) PUE = Leistungsaufnahme des RZ kwh ) Leistungsaufnahme der IT (am PDU-Ausgang gemessen)[kwh] Der PUE-Wert beschreibt wie viel Watt aufgewendet werden müssen, um ein Watt IT-Last zu betreiben Leonhard Kunczik

8 Metriken CADE (Corporate Average Data Efficiency) CADE = F-EE F-U IT-EE IT-U Facility Energy Efficiency (F-EE) = Facility Utilization F-U = 1 PUE aktuelle Leistung der IT kw maximale Leistung des RZ[kW] IT-Energy Efficiency (IT-EE) = 1 IT-Utilization (IT-U) = Durchschnittliche CPU-Auslastung Leonhard Kunczik

9 Messwerterhebung Strom [BRÜ] Leonhard Kunczik

10 Messwerterhebung Temperatur Grundlagen Temperaturmesswerte Welchen Nutzen bieten genaue Temperaturmesswerte? Temperatur im Rechenzentrum sollte im Bereich von C liegen Überprüfung, ob der optimale Temperaturbereich eingehalten wird Wie können durch die Temperatur Einsparungen im Stromverbrauch vorgenommen werden? Anheben der durchschnittlichen Temperatur im Rechenzentrum um 1 F senkt den Gesamtstromverbrauch um etwa 2 % Leonhard Kunczik

11 Messwerterhebung Temperatur Temperaturmesspunkte Zulufttemperatur ist die für die Kühlung der IT-Komponenten relevante Temperatur Zuluft Rack Abluft Platzierung von drei Temperatursensoren an der Vorderseite des Racks und ein Sensor auf der Rückseite Temperatursensoren Leonhard Kunczik

12 Auswertung von Temperaturmesswerten Gegebene Software Leonhard Kunczik

13 Auswertung von Temperaturmesswerten Auswertungsmethoden Welche Möglichkeiten zur Temperaturauswertung sind möglich? Automatische Überwachung durch ein Monitoring-System Textuelle Darstellung in einem Report Visuelle Darstellung der Temperaturverteilung in einem 2D oder 3D Modell Vorteile einer visuellen Darstellung Hitzestau und Hot-Spots lassen sich einfach erkennen Ermitteln der optimalen Position für den Einbau neuer Komponenten Möglichkeiten zur Animation der Grafik für Verlaufsanalysen Leonhard Kunczik

14 Visuelle Temperaturauswertung Temperaturverteilung im Rechenzentrum [GR1] Leonhard Kunczik

15 Visuelle Temperaturauswertung Integrationsmöglichkeiten Verwendung von Simulationstools zur Berechnung der stationären Wärmeverteilung. Benötigen genaue physikalische Daten über ein Rechenzentrum Aufwändige Integration der Auswertung in eine bestehende Softwarelösung Implementierung einer eigenen Berechnung und Visualisierung Leonhard Kunczik

16 Visuelle Temperaturauswertung Eigene Implementierung Dreidimensionale Darstellung eines Rechenzentrums in Java Visualisierungs-Bibliotheken JavaFX HTML5 / JavaScript Informationen über den Aufbau des Rechenzentrums und den darin verbauten Komponenten sind gegeben Leonhard Kunczik

17 Visuelle Temperaturauswertung Eigene Implementierung Berechnung der Temperaturverteilung Laplace-Gleichung für stationäre Temperaturverteilung im Dreidimensionalen u = d2 u dx d2 u dx d2 u dx 3 2 = 0 Näherung der Laplace-Gleichung über einen 7-Punkte-Differenzenstern Leonhard Kunczik

18 Fazit Ermittlung von Kennzahlen Energieoptimierung im Rechenzentrum unumgänglich Kennzahlen zur Überwachung der Maßnahmen zur Effizienzsteigerung Kühlleistung verringern zum Einsparen von Energie Genaue Überwachung der Kühlleistung, um Hitzestau und Hot-Spots zu vermeiden Leonhard Kunczik

19 Fazit Recherche zur Auswertung von Temperaturmesswerten Eigene Implementierung der Visualisierung und Berechnung unumgänglich Visualisierung über JavaFX oder HTML5 Numerische Näherung über Laplace-Gleichung Leonhard Kunczik

20 Ausblick Bachelorarbeit Machbarkeitsstudien der recherchierten Möglichkeiten Implementierung einer visuellen Temperaturauswertung Leonhard Kunczik

21 Haben Sie noch Fragen? Leonhard Kunczik

22 Quellenangabe EPA: EPA. (2007). EPA Report to Congress on Server and Data Center Energy Efficiency. Abgerufen am 4. Dezember 2015 von Datacenter_Report_Congress_Final1.pdf BBI: Beauftragte der Bundesregierung für Informationstechnik. (2013). Green-IT Ein Leitfaden zur Optimierung des Energieverbrauchs. Abgerufen am 4. Dezember 2015 von Vorhaben/green-it_leitfaden_download.pdf? blob=publicationfile BRÜ: Brünnick, U. (11. November 2014). Government Green Cloud Laboratory. Abgerufen am Dezember 04 von Technischer Aufbau Laborumgebung: GR1: Leonhard Kunczik