The Green IT – Optimieren Sie Ihren IT-Energiebedarf – Teil 1{ Kosten & Umwelt Heroes }Frank Koch

Infrastructure ArchitectMicrosoft Schweiz / Deutschland

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Warum überhaupt "Green IT" ?

Die IT Branche nutzt weltweit immer mehr Strom (Swiss Innovation Outlook 2007, IBM)

„Rechenzentren … setzen Leistungen im MW Bereich um“2005 gingen ca. 1% des weltweiten Stromverbrauchs an Rechenzentren

40% des Energiebedarfs von Banken stehen im Zusammenhang mit den Informatikprozessen1x Internetsuche nutzt ungefähr so viel Strom wie 1h Licht

Zur Erreichung der CO2 Ziele werden die Länder / EU handeln (müssen)

Noch kann freiwillig reagiert werden!

Die Energiekosten werden immer wichtiger, denken Sie bereits daran?

Wissen Sie, wie hoch Ihre Energiekosten sind?

Laut Gartner: um 4% – 7% vom IT Budget!

Glauben Sie, die Energiekosten werden in Zukunft etwa sinken?

Detuschland: +36,6% Teuerung von 2000-06Kosten könnten sich in 5+ Jahren verdoppeln ?!Gartner: Why “Going Green” will become essential for data centers 10/2006

Für jeden $/€/CHF an Hardwarekostenkommt noch einmal ein $/€/CHF für

Kühlung & Strom über die Lebenszeit hinzu

• Ist der Energiebedarf ein Kaufkriterium?• Wenn für Firmenwagen, warum nicht für IT?

Average hardware prize vs. energy costs over 3 years

Grundlagen zum “Energiesparen”

Die Grundlagen sind immer die gleichen

KWh / Jahr Kosten100 W Birne, 24h x 365 Tage: 876 KWh 100%Nur abends von 18.00 bis 24.00: 219 KWh 25%Energiesparlampen (neu, 20W): 44 KWh 5%

Kostenreduktion (20 Cent pro KWh):131,40 Euro / Jahr / ausgeschaltete Glühbirne

Wo wird überall Energie umgesetzt?

Storage

40 TB =

2,5 – 5,2 KWh

Data center server & cooling

Laptops & PCs

30 – 300 Wh

Standalone Server

~400 Wh

Printe

r6%

NetworkDevices

7%

Gartner: Conceptualizing 'Green' IT and Data Center Power and Cooling Issues, 9/2007

In einem typischen Grossrechenzentrum wird nur <40% Energie für IT genutzt

Source: the green grid, Guidelines for energy-efficient datacenters, http://www.thegreengrid.org

33%

3%9

%

30%

5%18%

1% 1%

“Genutzte Energie = Ab-wärmeenergie”

ChillerHumidifierCRAC(1)IT EquipmentPDU(2)UPSGeneratorLightning

1: Computer room air conditioner2: Power distribution unit

Die Kühlung von Rechenzentren kann heute optimiert werden

Neue Ideen & Ansätze (HP, IBM, SUN…)Hot-/Cold-aisle Konfigurationen, Zwischenböden…Skalierendes & effizientes Energie-, Licht-, Kühlungsequipment (Abschaltbar im Winter?)Erstellung & Anpassung von Heat-Maps

Bei neuen ServermodellenBei neuen Servertypen (Blades)

Für CO2 Abgaben wichtig:Woher beziehen Sie IhreEnergie? (Lieferantenmix!)

http://www.thegreengrid.org

Und was bietet Microsoft im Bereich Rechenzentrendesign?

Quincy ist eines der grösstenMicrosoft RechenzentrenDesigned für minimalen CO2

“Footprint”Wasserenergie als Versorgung*

Verwendet grüne Gebäudetechnologien nach dem LEED Standard (Leadership in Energy and Environmental Design)

* Wasserenergie gilt im US-Staat Washington nicht als Öko-Energie

Bisher kaum beachtet: StorageIn Rechenzentren gehen von der Energie oft

48% in Server und 37% in Storage1 Disk zieht zwischen 15W bis 21W

Je schneller desto höher die elektr. Leistung

Oft werden für IOPS Anforderungen viele Disks eingesetzt, ohne den Platz zu brauchen

SSD kann in diesem Fall günstiger sein450 x 73 GB HD entspr. 15x 146 GB SSDs in IOPS413 K$ HD vs 201 SSD K$ für Gehäuse… OHNE STROM

Microsoft Research: Ansatz Write-Off Loading

Möglichst viele Server-Disks herunterfahren

Eine einfache Einsparmöglichkeit: Abschalten was nicht benötigt wird10%-30% aller Server tun nichts (Uptime

Institute, USA)

Microsoft System Center kann helfen, die Anzahl der Server zu reduzieren

Operations Manager 2007 bietet Auslastungs- und Nutzungsreports über frei wählbare ZeitspannenConfiguration Manager 2007 informiert über installierte Software & deren (Lizenz-) NutzungCapacity Planner hilft bei der Hardware Dimensionierung für MOM 2005, Exchange 2003 & 2007 und SharePoint

Beispiel: Operations Manager 2007

Beispiel: Capacity Planer 2007

Weiteres Einsparpotential: Konsolidierung & VirtualisierungKonsolidierung von gleichen

ServerrollenFür File & Print Server bietet Microsoft die kostenlosen Konsolidierungskits an Exchange skaliert (weit) über 500 MailboxenEvtl. mehrere SQL Instanzen auf einem Server“Softgrid” für Terminal Server Anwendungen

Verwenden Sie passende HardwareCapacity Planer hilft bei der Abschätzung

Wann haben Sie einen Server nachgerüstet?

Weitere Tools für andere Anwendungen

Virtualisierung kann einer der größten Sparfaktoren sein / werdenMicrosoft bietet ein umfangreiches

Virtualisierungsangebot für jeden Bedarf

Virtual Server 2005 R2 für Windows Server 2003HyperV mit Windows Server 2008

Präsentationsvirtualisierung mit Terminal ServerAnwendungsvirtualisierung (früher: Softgrid)

Virtual Machine Manager für den BetriebVirtualisierungstool (P2V)Serverfarm Management (Skriptbar mit PowerShell)V2 mit XEN und VMWare Support

System Center erlaubt das dynamische Data Center

Nicht jeder betreibt ein Rechenzentrum:

Der “Server” im Detail

Wie hoch ist der Strombedarf eines typischen Servers?Mittelklasseserver (2u): 420 W*Blade Server (exkl. Frame): 275 W*Hocheffizienter Towerserver: 163 W* *: Vendor information, average of comparable models

Stanford University: Estimating total power consumption of servers in the US and the world, 02/2007

Und wie viele Server betreiben Sie?2M Server verkauft in Q2 2007 (IDC)4M Server in kommerziellen US RechenzentrenKMU Kunden: +30 Server im Durchschnitt

Remember: all data center server energy must be at least doubled (“cooling” etc.)

Wo geht Energie im Server „verloren“

Rund 160W gehen pro Server verloren, basierend auf einem typischen Dual Prozessor 450W 2U Server, das sind 35%!The Green Grid Opportunity: Decreasing datacenter and other IT energy usage patterns www.thegreengrid.org

Ein typisches preisgünstiges Servernetzteil hat einen Wirkungsgrad von 75-85%: 400W ~ 60-100W VerlustEin Highend Netzteil, welches im Optimum betrieben wird, kommt auf 95% Effizienz: 400W ~ 20W Verlust

Netzteile müssen auf die Serverleistung angepasst sein

Average power supply; vendor information

Wo verbrauchen Server Leistung?

CPU 46%

PCI Cards 17%

SCSI HDD 12%

Mobo8GB RAM18%

Other7%

Processor Power Management hat heutzutage den größten Einfluss

Source: Intel Server Products Power Budget Analysis Toolhttp://www.intel.com/support/motherboards/server/sb/cs-016976.htm

CPU46%

Prozessoren sind die größten Energie-nutzer, hier ist man auch am weitesten“Intelligente” Prozessoren (Intel begann

2000)Auch in Servern finden sich heute solche Prozessoren

Bieten gute Einsparmöglichkeiten bei vernachlässigbaren Performance-Einbußen

Performance State bestimmt durch ProzessorlastGesteuert vom Betriebssystem

Voll unterstützt beim Windows ServerWindows Server 2003 (SP1+)Windows Server 2008 mit neuen Funktionen

Energieeinsparmöglichkeiten mit Intel / AMD Prozessoren

Beispiel: Processor State Power PolicyFrequenz- & Spannungsreduzierung

State Freq % Type0 2800 100 Performance1 2520 90 Performance2 2142 85 Performance3 1607 75 Performance4 964 60 Performance5 482 50 Performance

Maximum Processor State

Minimum Processor State

http://www.amd.com

Die Aktivierung ist äußerst einfach

Überprüfung mit dem “Perfmon”

Min Processor State

Max Processor State

Prozessorauslastung

{ Serverkonfiguration }

demo

Und was bringt das wirklich?

Einige Praxisbeispiele

Xeon® 5X00 SKUsAlle Prozessoren 64-bit / Dual-core / 4M L2 cache / Intel® VT

Xeon® 5100 series SKUs• Intel® Xeon Processor 5160 - 3.00 GHz / 1333MHz FSB /

80W• Intel® Xeon Processor 5150 - 2.66 GHz / 1333MHz FSB /

65W• Intel® Xeon Processor 5148 - 2.33 GHz / 1333MHz

FSB / 40W• Intel® Xeon Processor 5140 - 2.33 GHz / 1333MHz

FSB / 65W• Intel® Xeon Processor 5130 - 2.00 GHz / 1333MHz FSB /

65W• Intel® Xeon Processor 5120 - 1.83 GHz / 1066MHz FSB /

65W• Intel® Xeon Processor 5110 - 1.60 GHz / 1066MHz FSB /

65WXeon® 5000 series SKUs• Intel® Xeon Processor 5080 - 3.73 GHz / 1066MHz FSB /

130W• Intel® Xeon Processor 5060 - 3.20 GHz / 1066MHz FSB /

130W• Intel® Xeon Processor 5050 - 3.00 GHz / 667MHz FSB /

95W

Der Prozessor legt das Sparpotential fest; aber auch beim Bios muss alles stimmen

http://www.intel.com

SC Configuration Manager kann bei Ihren heutigen Systemen helfenSC Configuration Manager überprüft

Serverhardware nach Prozessor & Bios TypenFür vielen Markenserver können Bios Updates der Hersteller bei Bedarf verteilt werdenPPM Einstellungen können an Windows 2003 Systeme verteilt werden („Power-Fenster“)Einstellungen der Systeme können auf „Corporate Compliance“ überprüft werden (Desired Configuration Monitoring – DCM)

Beispiel: Desired Configuration Monitoring

Einige realisierte Kundenprojekte aus der SchweizForschungszentrum bei Genf: sehr (!)

viele Server, viele davon (noch) selten genutzt

Leider keine PPM Modelle! Für Neukäufe PflichtAlle Desktops über GPOs gemanaged

Finanzdienstleister: Monte Carlo Farm, 300+ Server: über Skripte nachts gedrosseltMessungen an Universitätsrechenzentren zur Optimierung der Energiekosten

Zusammenfassung der Server-Einsparmöglichkeiten

Effiziente Hardware ist der SchlüsselNutzen Sie die PPM Möglichkeiten von Windows Server 2003 und 2008Eine kleine Hochrechnung:

2 M Server verkauft in Q2-07.Annahme: 50% laufen unter Windows. Wenn jeder Admin PPM nutzen würde, wären dies bei durchschnittlich 12% Einsparpotential

420 GWh pro Jahr!

Dies beinhaltet nicht zusätzliche Einsparungen für Kühlung etc.Annahme: 1Mio Server, durchschnittlich 400W Verbrauch, 24h x 365 Tage, 12%

Einsparungen

Tipps für den "grünen Desktop"

Auch bei Clients hängt der Verbrauch von der Hardware ab

Vendor information, average about several models

Sleep Mode ist besser als Anlassen!

Device Off (W) Sleep (W) Idle (w) Use (w)

Busines PC 2-3 (8) 3-4 (8) 50-60 100-120

Barebones 2,5-5 3-4 (8) 50-60 -300

Laptops <1 <1 15-30 20-50

High end graphic cards 50-80 200-240

Mit Windows Vista haben Sie alles unter zentraller Kontrolle

Wie bei Servern können Sie PPM nutzenSparen Sie zusätzlich bei der Festplatte, USB, WLAN, PCI-E und dem Display

Der Sleep Mode kann schneller reaktiviert werden als der Hibernate Modus(durchschnittlich 2+sec gegenüber 10+sec)

Warum nicht so den Bildschirmschoner ersetzen?

Zentrale Kontrolle über Gruppenrichtlinien

Default Einstellungen sind bereits gutKein PC läuft nachts mehr ungewollt durch

http://www.microsoft.com/whdc/system/pnppwr/powermgmt/Optimize_Power.mspx

Eine einfache Hochrechnung für PCs

Idle (W) Sleep(W) Saving (W)

Mean of PC Pentium IV 67,3 3,3 64,0

Mean of 17” CRT monitors 61,2 1,8 59,4

Mean of 17” LCD monitors 35,3 2,3 33,0

Stunden pro Jahr: 24h x 365 = 8,760 hBetriebsstunden / Jahr: 10h x 5 x 52 Wochen = 2,600 hUngenutzte Stunden: 8,760 h – 2,600 h = 6,160 h

Potentielle Energieeinsparungen Idle vs. sleep:Energie in KWh

Verbrauch / Jahr (idle)

Verbrauch / Jahr (sleep)

Savings pro Jahr (sleep vs

idle)

P4 mit CRT 791,56 31,42 760,14

P4 mit LCD 632,02 34,5 597,52

Mit 0,2 EUR / KWh können Sie schnell152 EUR oder 119,5 EUR / PC / Jahr sparen

•Für 500 PCs: 76,000 EUR / 59,750 EUR•Für 1,000 PCs:152,000 EUR / 119,500 EUR

Savings mit Monitor / LCD

Eine weitere Alternative: es muss nicht immer ein PC oder Laptop sein

Windows Mobile Devices sind ideal für Emails, Meetings, Aufgaben, KontakteArbeiten Sie gewohnt mit Office Mobile(Word, Excel, PowerPoint, OneNote)Auch Anwendungen wie CRM / SQL existieren

Komplett gesichert & gemanged mit System Center

SC Mobile Device Manager mit Gruppenrichtlinien

Sie brauchen nur einen Bruchteil der PC EnergieDevice Email Notes Messaging Idle

Laptop 15,2 W 14,2 W 14,2 W 14 W

PDA 1,4 W 1,3 W 1,3 W 1,2 W

Energy Consumption in Mobile Devices: Why Future Systems Need Requirements-Aware Energy Scale-Down; HP Labs, Palo Alto, CA, USA

Fazit oder “lessons learned”

Betrachten wir nur die direkten Möglichkeiten durch Windows:

Durch Software Einstellungen in Windows

Sparen Sie ~12% pro Server (~420 KWh / Jahr)

2 M Server verkauft im Q2 2007

Sparen Sie ~600 KWh pro PC (sleep vs. idle)

40 M Windows Vista verkauft im H1 2007

Und Geld ist nicht alles was Sie einsparen…

Auch die Umwelt wird geschont!Für eine KMU (30 Server, 500 PCs) allein bedeutet das

Server und PCs sparen rund 312,000 KWh pro Jahr, was ca. 62,500 EUR entspricht.(0,2 EUR pro KWh)

Für 312,600 KWh vergeudete Energie braucht man 350,000 m2 Mischwald zum CO2 Abbau (0,2-/ 0,4t CO2 pro 1,000KWh; ~3t CO2 pro 10,000m2 Wald pro Jahr (Gas / Kohle Mix), Energieversorger & WWF Information)

Diese CO2 Menge entspricht dem Ausstoß von 53 zusätzlichen Autos(12,000 KM / Jahr bei EU Vorgabe von 130g CO2; pro km)

Weiterführende LinksWinHEC 2007 Presentation

Windows Server Power Managementhttp://download.microsoft.com/download/a/f/d/afdfd50d-6eb9-425e-84e1-b4085a80e34e/SVR-T327_WH07.pptx

White PapersProcessor Power Management in Windows Vista and Windows Server 2008

http://www.microsoft.com/whdc/system/pnppwr/powermgmt/ProcPowerMgmt.mspx

How to Enable Processor Power Management in Windows Server 2003

http://www.microsoft.com/whdc/system/pnppwr/powermgmt/w2k3_ProcPower.mspx

Windows Vista Energy Conservationhttp://www.microsoft.com/whdc/system/pnppwr/powermgmt/VistaEnergyConserv.mspx

What Microsoft is doing

http://www.microsoft.com/presspass/download/features/2007/SustainabilityFactSheet.doc

The Green Grid organizationhttp://www.thegreengrid.org

Estimate your power savings http://pmdb.cadmusdev.com/powermanagement/quickCalc.html

Für Sie als Privatperson im MSN Portal

http://specials.de.msn.com/green/

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