Die Stromversorgung ist das Lebenselixier von Rechenzentren, und der Strombedarf in jedem Rechenzentrum steigt von Jahr zu Jahr. Dies liegt daran, dass Rechenzentren immer leistungsfähigere und zahlreichere Server hinzufügen, was bedeutet, dass mehr Leistung erforderlich ist. Da die meiste Energie in Wärme umgewandelt wird, steigt der Bedarf an elektrischer Energie zur Kühlung der Betriebsumgebung. Mehr Datenverarbeitung und -archivierung bedeuten auch einen erhöhten Bedarf an Datenspeicherung, und raten Sie mal, wohin das führt: Auch Speichersysteme benötigen Strom, sei es zum Antrieb oder zur Kühlung.
Dies ist aus den folgenden drei Aspekten ein ernstes Problem:
Erstens ist es nicht umweltfreundlich, große Mengen Strom zu verbrauchen. Derzeit wird die Prüfung des CO2-Fußabdrucks immer strenger und es ist nicht gut für Unternehmen, zu „Großverbrauchern“ von Energie zu werden.
Zweitens sind die Stromkosten aus praktischer Sicht sehr hoch und die Stromkosten für die Aufrechterhaltung des Betriebs eines Rechenzentrums enorm: Die Stromkosten machen einen großen Teil der aktuellen Betriebskosten eines Rechenzentrums aus.
Drittens besteht das größte Problem darin, dass die Stromversorgung eines Rechenzentrums zumindest innerhalb kurzer Zeit und für einen bestimmten Zeitraum begrenzt ist. Es mag den Anschein haben, als könne man beliebige Hardware hinzufügen, aber letztendlich kommt es auf ein Gleichgewicht zwischen Stromversorgung und Stellfläche an.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, den Energieverbrauch zu senken, die die Stromkosten erheblich senken und gleichzeitig eine minimale Stromversorgung für die Rechenzentrumsinfrastruktur aufrechterhalten können.
1. Servervirtualisierung
Server machen etwa die Hälfte des Stromverbrauchs des gesamten Rechenzentrums aus, sodass die Reduzierung der Anzahl laufender Server die Stromkosten erheblich senken kann. Da ein Server bei einer Produktionskapazität von 30 % nicht weniger Strom verbraucht als bei einer Produktionskapazität von 60 %, kann durch die Konsolidierung von Servern und die Verbesserung der Auslastung auch der Stromverbrauch erheblich gesenkt werden.
2. Modernisierung des Kühlsystems
Schätzungen der Data Center Users Group zufolge sind HVAC-Systeme in der Regel das System mit dem zweitgrößten Stromverbrauch in Rechenzentren und machen 37 % des Energieverbrauchs von Rechenzentren aus. Das Kühlsystem ist sehr ineffizient. Dies liegt daran, dass Klimaanlagen nur dann ihre höchste Effizienz erreichen, wenn sie innerhalb eines relativ engen Bereichs arbeiten, und da die meisten Rechenzentren jedes Jahr eine große Wärmemenge bewältigen müssen, sind Kühlsysteme häufig mit Kühlaufgaben überlastet, die ihren optimalen Bereich überschreiten. Durch den Austausch herkömmlicher Klimaanlagen durch moderne, modulare und effizientere Komponenten zur Kühlung lässt sich oft viel Energie sparen.
Unter bestimmten klimatischen Bedingungen können energiesparendere Methoden angewendet werden, beispielsweise die Verwendung von externer Kaltluft anstelle von Strom zur Kühlung. Dadurch wird der Einsatz von Inverter-Klimaanlagen reduziert und dadurch Strom gespart.
3. Neuorganisation des Rechenzentrums
Wurden Rechenzentren in den letzten Jahren stark erweitert, wurden überall ohne Planung Server installiert. Dies führt zu örtlicher Überhitzung und eine überlastete IT-Umgebung erschwert den optimalen Betrieb des Kühlsystems.
Durch die Neuorganisation des physischen Standorts von Rechenzentrumsservern, beispielsweise durch die Konfiguration von Kalt- und Warmgängen, kann die Belastung des Kühlsystems erheblich reduziert werden, obwohl sich die gesamte Wärmeableitungskapazität nicht ändert. Mit der Wiedermontage können Sie Luftlöcher und Lecks abdichten (diese Löcher sind normalerweise unnötig und dienen nur dazu, Kabel an einzelne Server anzuschließen). Das Ergebnis eines solchen Lochs ähnelt dem Offenlassen eines Autofensters bei eingeschalteter Klimaanlage.
4. Speicher-Upgrade
Auch die Datenspeicherung ist einer der Hauptgründe für den hohen Stromverbrauch in Rechenzentren. Durch die Aktualisierung Ihres Speichersystems können Sie diesen Aufwand deutlich reduzieren. Im Allgemeinen sind neue Festplatten energieeffizienter als ältere Festplatten, und eine Festplatte mit hoher Kapazität verbraucht weniger Energie als zwei Festplatten mit geringer Kapazität und derselben Kapazität. Speichervirtualisierung kann auch die Energieeffizienz verbessern, indem sie die Speichernutzung verbessert und eine übermäßige Bereitstellung von Speicherplatz vermeidet. Leeren Speicherplatz mit Strom zu versorgen, ist eine enorme Energieverschwendung. Für einige Anwendungen können SATA-Festplatten anstelle von Glasfaserlaufwerken verwendet werden, da letztere doppelt so viel Strom pro Terabyte verbrauchen wie erstere.
5. Transformator-Upgrade
Um die Wechselstromversorgung des Rechenzentrums zu aktualisieren, sind Transformatoren erforderlich. Dabei geht viel elektrische Energie verloren. Viele günstige Transformatoren haben einen Wirkungsgrad von nur 80 %, durch Upgrades kann der Auslastungsgrad jedoch 90 % oder mehr erreichen, sodass Leistungsverluste deutlich reduziert werden können.
6. Aktualisieren Sie Serverchips auf Produkte mit geringem Stromverbrauch
Wenn die Serverhardware das Ende ihrer Nutzungsdauer erreicht, besteht ein klarer Bedarf an Server-CPUs und anderen Komponenten, die weniger Strom verbrauchen (z. B. die zuvor erwähnten Festplattenlaufwerke und Transformatoren). Beispielsweise sind Intels Woodcrest Dual-Core-Xeon-Prozessoren dreimal energieeffizienter als ihre älteren Single-Core-Xeon-Prozessoren, zumindest laut Produktdaten des Unternehmens. Selbst in manchen Fällen sollte der Server aus Gründen der Energieeinsparung aktualisiert werden, bevor er das Ende seiner Lebensdauer erreicht.
7. Führen Sie Software-Audits durch
Es macht keinen Sinn, mehr Server zu betreiben, als Sie benötigen. Erstellen Sie daher ein klares, aktuelles Diagramm darüber, welche Server ausgeführt werden müssen und warum, damit klar ist, welche Anwendungen auf einen anderen Server verschoben werden können. Software-Audits können auch dabei helfen, inaktive Server zu identifizieren.
8. Erhöhen Sie die Temperatur
Die Hardware des Rechenzentrums muss aktualisiert werden, oder die Kühltemperatur liegt möglicherweise außerhalb des angegebenen Bereichs. Wenn Sie die Temperatur im Rechenzentrum um ein Grad erhöhen, liegt die Temperatur im empfohlenen Bereich und Sie können den Stromverbrauch senken. Durch eine effiziente Planung und Modernisierung des modularen Systems können unterschiedliche Temperaturen innerhalb der vereinbarten Geräte eingehalten werden, um sicherzustellen, dass der Kühlbereich im vorgegebenen Bereich liegt.