Energiespar-Schläfchen für Server sind sinnvoll

US-Forscher haben einen Ansatz entwickelt, mit dem der Energieverbrauch in Rechenzentren um bis zu 75 Prozent gesenkt werden könnte.

Ihr Plan sieht vor, dass ungenutzte Server mit „PowerNap“ in einen stromsparenden Schlafmodus versetzt werden. „im durchschnittlichen industriellen Rechenzentrum liegt die mittlere Auslastung bei 20 bis 30 Prozent“, betont Thomas Wenisch, Assistenzprofessor für Informatik und Ingenieurswesen an der University of Michigan.

Die restlichen rund drei Viertel der Zeit sind die Rechner untätig. Eine Herausforderung in der Umsetzung ist, dass die Energiespar-Schlafphasen nur Sekundenbruchteile dauern dürfen. Außerdem muss die Stromversorgung von Servern umgestellt werden, so die Wissenschaftler.

Wenisch hat mit Mitarbeitern die Auslastung und den Stromverbrauch in Rechenzentren analysiert und modelliert. Wesentlich zur Ineffizienz der Einrichtungen trägt bei, dass die Server mit Belastungsspitzen umgehen müssen und derzeitige Ansätze nicht geeignet sind, bei geringerem Bedarf an Rechenleistung ausreichend Strom zu sparen. „So, wie diese Computer heute gebaut werden, ziehen sie 60 Prozent vom Spitzenverbrauch, wenn sie untätig sind“, betont Wenisch. Sein Team schlägt vor, daher bei Servern einen energiesparenden Schlafmodus zu nutzen, wie er beispielsweise von Notebooks bekannt ist. Die Herausforderung dabei sind die Zeitskalen, auf denen gearbeitet werden muss. Denn eine durchgeführte Analyse von 600 Servern zeigt, dass die Rechner im Mittel nur wenige hundert Millisekunden ungenutzt bleiben und die Auslastungsphasen noch kürzer sind, im Bereich einiger zehn Millisekunden.

PowerNap erfordere ein neues Betriebssystem, um entsprechend schnell in den Schlafmodus zu gehen und wieder daraus erwachen zu können, während es sonst kaum Hürden gibt, so der Wissenschaftler. „Die einzelnen Komponenten können schnell in den Schlafmodus gehen“, erklärt Wenisch. Entsprechende Technologie sei für Laptops und Smartphones entwickelt worden, käme aber in Servern noch nicht zum Einsatz. „Die Bauteile sind verfügbar, aber das System braucht ein Redesign“, fasst der Informatiker zusammen. Allerdings ist den Forschern zufolge eine Umstellung der Stromversorgung erforderlich. Bei heutigen Blade-Servern kämen 2.250-Watt-Netzteile für eine Reihe von Rechnern zum Einsatz, wodurch auch im Schlafmodus viel Energie verschwendet würde. Ergänzend zu PowerNap sollen daher mit „RAILS“ (Redundant Array for Inexpensive Load Sharing) die massiven 2.250-Watt-Netzteile durch mehrere 500-Watt-Komponenten ersetzt werden.

Wie wichtig solche Energiesparmaßnahmen wären, illustriert eine Schätzung der Environmental Protection Agency. 2011 wird demnach der Stromverbrauch der Rechenzentren in den USA 100 Mrd. Kilowattstunden überschreiten, was Stromkosten von 7,4 Mrd. Dollar entspricht. Aber nicht nur in Rechenzentren ist der Verbrauch durch nicht ausgelastete Rechner ein Problem. Britische Forscher haben beispielsweise als Energiesparmaßnahme eine Software-Lösung zum automatischen Abschalten von ungenutzten Einzelplatz-Computern entwickelt (pressetext berichtete: http://pressetext.com/news/090209028/).