Zusammen das Data-Center weiterentwickeln

Die Anforderungen an Rechenzentren haben sich in den vergangenen Jahren deutlich erhöht. Das schlägt sich auch in einem zunehmenden Energiebedarf nieder, was angesichts steigender Stromkosten zu erheblichen Mehrbelastungen für die Betreiber führt. Wie sich der Energiebedarf deutlich senken lässt – ohne Kompromisse bei der Leistungsfähigkeit.

Im Zuge der Digitalisierung steigen die Anforderungen an die Leistungsfähigkeit von Rechenzentren kontinuierlich. Das hat auch Auswirkungen auf den Energiebedarf. Laut dem Büro für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag (TAB) könnte der Energiebedarf der Rechenzentren in Deutschland bis 2030 auf bis zu 40 TWh pro Jahr steigen – mehr als das Doppelte des heutigen Verbrauchs. Diese Zunahme ist allerdings nicht zwangsläufig. Mit den richtigen Maßnahmen ließe sich dem TAB zufolge sogar eine Reduktion des Energiebedarfs auf 11 TWh/a erreichen.

Für Unternehmen und Cloud-Provider zahlen sich energieeffiziente Infrastrukturen sehr schnell aus. Die Strompreise für die Industrie sind zwar nach Zahlen des Bundesverbands der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW) seit 2022 wieder deutlich gesunken, werden aber aller Voraussicht nach langfristig wieder anziehen – nicht zuletzt durch steigende CO2-Preise. Kostete die Tonne Kohlenstoffdioxid im Emissionshandelssystem der EU (EU Emissions Trading System, EU ETS) laut Carbon Price Tracker im März 2020 noch rund 16 Euro, so lag der Preis zwei Jahre später schon bei knapp 100 Euro. Aufgrund der Rezession in der Europäischen Union ist er zwar zwischenzeitlich wieder auf rund 60 Euro gefallen, was aber kein langfristiger Trend sein dürfte.

In drei Schritten zu mehr Energieeffizienz

Um die Energiekosten in den Griff zu bekommen, sollten Unternehmen und Cloud-Provider vor allem folgende drei Maßnahmen durchführen:

1. Infrastruktur konsolidieren. Auf Energieeffizienz und Höchstleistung ausgelegte Server bieten mehr Rechenperformance pro Kilowattstunde und Quadratmeter Rackfläche. Die Serverlandschaft im Data Center lässt sich daher durch den Wechsel auf leistungsfähigere Hardware konsolidieren, was nicht nur Einsparungen bei den Energiekosten nach sich zieht, sondern auch die Aufwände für Wartung, Lizenzen und Management reduziert. Hochleistungsserver bieten darüber hinaus Spielraum, um neue oder anspruchsvollere Workloads wie Machine Learning und andere Formen der künstlichen Intelligenz (KI) auszuführen, ohne dass der Bedarf an Rechenzentrumsfläche, Strom und Kühlung steigt. Wie groß die Einsparungen sein können, zeigen die TCO-Rechner von AMD. Mit ihnen lässt sich abschätzen, welchen Einfluss ein Server-CPU-Wechsel auf virtualisierte Umgebungen, Bare Metal Server oder einen Server Refresh hat.
2. Auslastung optimieren.  Ein leistungsfähiges Rechenzentrum ist nur dann wirklich energieeffizient, wenn es mit einem hohen Auslastungsgrad arbeitet. Unternehmen sollten deshalb Lösungen implementieren, mit denen sich die Auslastung kontinuierlich monitoren und anpassen lässt. Intelligente PDU-Tools (Power Distribution Unit) überwachen und optimieren beispielsweise die Stromverteilung im Rack und sorgen so für eine effiziente und hochverfügbare Energieversorgung. DCIM-Software (Data Center Infrastructure Management) sammelt alle Informationen über Serverleistung, Workload-Verteilung, Energieverbrauch, Temperatur und Feuchtigkeit und stellt sie in einem übersichtlichen Dashboard dar. Administratoren können so auf einen Blick erkennen, wo Optimierungsbedarf besteht und welche Server nicht ausgelastet sind.
3. Verbrauchsabhängige Bereitstellungsmodelle nutzen. Einer der großen Vorteile der Cloud ist die nutzungsabhängige Bereitstellung und Abrechnung von Ressourcen. Statt Server, Speicher und Netzwerkgeräte vorab für den zukünftigen Bedarf anzuschaffen, können Unternehmen in einer Cloud nur das buchen, was sie im Moment wirklich brauchen. Diese Nutzungsform lässt sich auch im eigenen Rechenzentrum realisieren. Angebote wie HPE Greenlake oder Dell APEX erlauben es, Hard- und Software im Data Center flexibel an den Bedarf anzupassen und verbrauchsabhängig abzurechnen. Das hat nicht nur positive Effekte auf die Agilität und Skalierbarkeit der Infrastruktur, sondern auch auf deren Energiebedarf. Schließlich muss nur so viel Hardware betrieben werden, wie wirklich notwendig ist.
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Beispiele aus der Praxis

Wie Unternehmen und Provider ihre Energiekosten senken können, zeigen die folgenden Beispiele:

- Die asiatische DBS Bank konnte durch die Migration auf AMD EPYC CPUs den Platzbedarf in ihrem Rechenzentrum auf ein Viertel reduzieren, den Energieverbrauch halbieren und die Gesamtkosten um 75 Prozent reduzieren. Ein wesentlicher Faktor war dabei der Virtualisierungsgrad. Da die AMD-Prozessoren mehr Kerne und mehr Speicher pro Server zur Verfügung stellen, konnte DBS den Virtualisierungsgrad auf 99 Prozent steigern. Statt 250 virtuelle Maschinen in einem Rack zu betreiben, sind es jetzt 1.000.

- Der Videostreaming-Dienstleister Ateme wollte seine Services schneller und energieeffizienter zur Verfügung stellen. Durch den Umstieg auf Dell PowerEdge Server mit AMD EPYC CPUs ließ sich der Energiebedarf um zirka 50 Prozent senken. Aufgrund der hohen Leistungsfähigkeit der neuen Server konnte Ateme seinen Kunden außerdem neue hochauflösende und immersive Videoformate wie UHD (Ultra High Definition Television) bieten.

- Der niederländische Infrastructure-as-a-Service (IaaS) Provider NovoServe ist auf Expansionskurs und plant, seine Services weltweit anzubieten. Das Unternehmen legt großen Wert auf einen möglichst kleinen CO2-Fußabdruck und nutzt zu 100 Prozent erneuerbare Energien für seinen Rechenzentrumsbetrieb. Durch den Einsatz von HPE ProLiant Server mit AMD EPYC-Prozessoren kann der Provider seinen Energiebedarf in Zukunft um 20 bis 30 Prozent senken und gleichzeitig seinen Kunden wesentlich mehr Performance und Kapazität zur Verfügung stellen. Durch reduzierte Bereitstellungs- und Betriebskosten lässt sich die Gewinnmarge voraussichtlich um vier bis sechs Prozent steigern.

Fazit: Energiekosten sparen ohne Kompromisse

Mit den richtigen Infrastrukturentscheidungen können Unternehmen und Provider den Energiebedarf senken, ohne Kompromisse bei Leistung, Flexibilität und Verfügbarkeit machen zu müssen. Server-Prozessoren wie die AMD EPYC CPUs der 4. Generation erlauben es, wesentlich mehr virtuelle Maschinen auf einem physischen Server zu betreiben. Damit sinkt nicht nur der Energieverbrauch, auch die Kosten für Hardware, Wartung, Lizenzen und Management werden geringer. Gleichzeitig reduziert sich der Platzbedarf, was mehr Leistung auf gleicher Fläche ermöglicht. Damit sind Unternehmen und Provider auch für die Herausforderungen der Zukunft wie KI oder Edge Computing gewappnet.