Green IT ist die Frage, wie viel Strom und Ressourcen IT tatsächlich verbraucht – und wo sich das ohne Funktionsverlust deutlich senken lässt. Der wirtschaftliche und der ökologische Nutzen sind in den meisten Fällen identisch.
Wo der Strom hingeht
Verteilung im Rechenzentrum (typisch):
Kuehlung und Klimatisierung 30-45 %
Server (Rechenleistung) 30-40 %
Netzwerk (Switches) 5-10 %
Speicher 5-10 %
Verluste (USV, Verteilung) 5-10 %
PUE (Power Usage Effectiveness):
PUE = gesamter Verbrauch / Verbrauch der IT
PUE 2,0 -> fuer 1 kW IT werden 2 kW verbraucht
(die Haelfte geht in Kuehlung/Verluste)
PUE 1,5 -> gut
PUE 1,2 -> sehr gut (Kuehlluft aus der Umgebung)
# WICHTIG zuerst messen! Viele wissen ihren PUE
# nicht - und vermuten ihn zu niedrig.
Bei Servern:
im Leerlauf (idle) 40-60 % des Spitzenverbrauchs
# Das ist der wichtigste Satz in diesem Artikel:
# Ein Server, der nichts tut, verbraucht immer noch
# die Haelfte. Ein leerer Server ist nicht kostenlos.
Beispiel: 10 Server im Leerlauf
10 x 150 W x 8.760 h = 13.140 kWh/Jahr
Bei 0,30 EUR/kWh -> 3.942 EUR/Jahr
# Fuer Server, die nichts tun. Plus Kuehlung
# (Faktor 1,5): etwa 5.900 EUR/Jahr.
# Konsolidiert man 10 auf 3, spart man etwa
# 4.100 EUR/Jahr - ohne Leistungsverlust,
# weil 3 Server mehr koennen als 10 im Leerlauf.Die wirksamsten Maßnahmen
1) KONSOLIDIEREN (Ersparnis 30-60 %)
Weniger, besser ausgelastete Server.
Virtualisierung hat genau das zum Ziel.
# Hemmnis: Abteilungsdenken ("mein Server").
# Gegenmittel: Verbrauch je Abteilung sichtbar machen.
# Wer die Zahl sieht, konsolidiert freiwillig.
2) AUSLASTUNG MESSEN UND ERHOEHEN
# Viele Server laufen bei 5-15 % Auslastung.
# Mit Containern steigt die Dichte deutlich.
# Ziel: 50-70 % Auslastung als Richtwert.
# Zu hohe Auslastung ist ebenfalls schlecht
# (keine Reserve fuer Spitzen) - daher nicht bis 95 %.
3) ABSCHALTEN, WAS NICHT GEBRAUCHT WIRD
# Der billigste Strom ist der, der nicht verbraucht wird.
- Ungenutzte Systeme (Inventar!)
- Testsysteme ausserhalb der Arbeitszeit
- Kopien, die niemand kennt
# Ohne Inventar findet man diese Systeme nicht.
# Zeitschaltungen und automatisches Abschalten.
4) LEISTUNGSMANAGEMENT NUTZEN
# CPU-Governor ist der einfachste Hebel:
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor
# powersave oder schedutil statt performance
# Bringt 15-30 % bei Servern mit niedriger Last.
# Standard in der Distribution ist oft schon
# schedutil - trotzdem pruefen!
# Moderne Prozessoren mit C-States:
# Im Leerlauf in tiefen Schlafzustand gehen lassen
# (meist Standard, aber zu pruefen, wenn
# BIOS-Einstellungen "Performance" erzwingen)
5) SPEICHER-TIERING
# NVMe fuer heisse Daten, SSD fuer warme,
# Festplatten fuer kalte/Archive
# Der grosse Energieverbraucher ist nicht der
# Speicher selbst, sondern der Server drumherum.
# Also: weniger, groessere Platten statt
# vielen kleinen.
6) KUEFLUNG OPTIMIEREN
# Kaltgang/Warmgang-Trennung (die wichtigste Massnahme)
# Temperatur hoeher fahren (27 Grad Kaltgang
# statt 20 Grad spart deutlich!)
# Freie Kuehlung nutzen (Aussenluft)
# Regelmaessig pruefen, ob die Tueren im
# Kaltgang noch geoeffnet sind
# Pruefen, ob die Kuehlung gegen die eigene
# Abwaerme arbeitet (unter den Servern im Warmgang
# sollte es warm sein!)
7) NETZWERK
# Bei Verbrauch im Rechenzentrum: Wer braucht 10 GbE?
# Ein 48-Port-10G-Switch kann 400-600 W verbrauchen.
# Ports, die niemand nutzt, abschalten (oder
# Energy-Efficient Ethernet nutzen).
8) SOFTWARE-SEITIGE MASSNAHMEN
# Diese Punkte gehoeren ZUERST in die Pruefliste von
# Anwendungen - sie sind billiger als Hardware:
- Geeignete Algorithmen (Datenbankabfragen!)
# Eine schlechte Abfrage kann einen Server
# dauerhaft mit 100 % auslasten. Das ist
# ein Energieproblem und ein Leistungsproblem.
- Zwischenspeicher (Anwendung, Vektorsuche!)
- Ratenlimit fuer teure Aufrufe
- Keine Dauerabfragen (Sharding, Wartezeiten
mit Zeitueberschreitung statt Endlosschleifen)
- Protokolle kuerzen (Speicher und Schreiblast!)
- Kompression (I/O reduziert auch Energie)
- Zeitangaben: Keine Abfrage im Sekundentakt,
wenn minuetlich reicht
9) ENDGERAETE
# Oft der groesste Posten im Unternehmen!
- Energiesparen aktivieren (kein Bildschirmschoner,
sondern Bildschirm aus nach 5 Minuten)
- Rechner nachts abschalten (Wake-on-LAN fuer Updates!)
- Geraetealter: Ein 7 Jahre alter Laptop verbraucht
mehr und leistet weniger als ein neuer
- Ladegeraete abziehen (Leerlaufverbrauch)Messen: der erste Schritt
# Ohne Messung keine Optimierung. Und die Messung ist
# einfacher, als viele glauben.
# 1) Leistungsaufnahme je Server (bei Servern mit BMC/IPMI)
ipmitool dcmi power reading
ipmitool sdr type "Current"
# Ohne BMC: Leistungsmessgeraet an der Steckdose
# (30 EUR) und Stichproben ueber eine Woche.
# 2) Auslastung je Server
# Wichtig: Nicht nur Durchschnitt, sondern Verteilung!
# Ein Server mit 20 % Durchschnitt kann zu Spitzenzeiten
# bei 100 % sein (das ist gut!) oder dauerhaft bei 20 %
# (das ist Verschwendung).
uptime
mpstat -P ALL 5 3
# Wichtige Kennzahl: "Steal Time" bei Virtualisierung
# 3) Speicherverbrauch
free -h
df -h
# 4) Prozesse, die Strom verbrauchen
top -o %CPU
powertop # sehr gut fuer Endgeraete
turbostat # Intel: echte Leistungsaufnahme
# 5) Idle-Anteil feststellen
# Zu hohe Last bei gleichzeitig niedriger Nutzung
# bedeutet: etwas rechnet unnuetz.
# 6) Gesamtverbrauch und PUE
# USV-Ausgang (IT-Verbrauch) gegen Hausanschluss
# (Gesamtverbrauch) vergleichen.
snmpwalk -v3 -u benutzer -l authPriv -a SHA -A pass \
-x AES -X pass -n "" 1.3.6.1.4.1.318.1.1.1.4.3.3
# OID-Suche je Hersteller unterschiedlich - mit
# "snmpwalk | grep -i power" arbeiten.
# Kennzahlen, die sich lohnen (monatlich berichten):
# - Verbrauch in kWh und Kosten
# - Verbrauch je virtueller Maschine / Container
# - Durchschnittliche Auslastung je Server
# - Zahl der Server mit Auslastung unter 10 %
# - PUE
# - Verbrauch je Dienst (Rueckverfolgbarkeit!)
# # Erst wenn der Verbrauch einem Dienst zugeordnet
# # ist, entsteht Handlungsdruck. Prüfliste
- Ist der Gesamtverbrauch bekannt – und der PUE?
- Gibt es eine Liste der Systeme mit Auslastung unter 15 %?
- Ist der CPU-Governor auf allen Servern geprüft?
- Werden Test- und Entwicklungssysteme außerhalb der Arbeitszeit abgeschaltet?
- Ist die Kaltgang/Warmgang-Trennung optisch überprüft (Türen, Kabeldurchführungen)?
- Werden Protokolle und Datenmengen begrenzt (Schreiblast = Energie)?
- Ist der Verbrauch einem Dienst oder einer Abteilung zugeordnet?
- Sind Endgeräte im Energiesparen (Bildschirm, Ruhezustand, Nachtabschaltung)?
- Gibt es Kennzahlen und werden sie monatlich berichtet?
- Werden ineffiziente Abfragen und Dauerlasten identifiziert?
- Sind Speichermedien nach Temperatur gestaffelt (Tiering) statt alles auf NVMe?
Häufige Fehler
- Nicht messen. Ohne Zahlen keine Priorisierung – und der Verbrauch wird zu niedrig geschätzt.
- Leerlaufserver übersehen. Der größte Posten und der einfachste zu beheben. Ein Inventar mit Auslastungswerten ist der Einstieg.
- Kühlung zu kalt. 20 Grad Kaltgang statt 27 kostet viel und bringt nichts. Server arbeiten bei 27 Grad problemlos.
- Kaltgang-Türen offen. Der häufigste Fehler in kleineren Rechenzentren. Die Trennung wirkt nur, wenn sie geschlossen ist (auch Kabeldurchführungen!).
- Nur Hardware betrachtet. Eine ineffiziente Abfrage oder ein Endlosprozess kostet mehr als jede Kühlungsoptimierung.
- Endgeräte vergessen. Bei Büroumgebungen oft der größte Posten – und der mit der größten Bereitschaft zur Änderung.
- Auslastung mit Durchschnitt bewerten. Ein Server mit 20 % Durchschnitt und 100 % Spitzen ist gut ausgelastet. Ein Server mit 20 % konstanter Last ist verschwendet.
- Alte Hardware weiterbetreiben. Ein Server von 2015 verbraucht bei gleicher Leistung deutlich mehr. Gelegentlich rechnet sich der Austausch rein über den Strom.
- Kennzahlen ohne Zuordnung. Gesamtverbrauch interessiert niemanden. Verbrauch je Dienst erzeugt Handlung.
Verwandte Grundlagen: Monitoring, Virtualisierung, Container, Rechenzentrum.