Entdecken Sie diese neuen Möglichkeiten für Energieeffizienz im Rechenzentrum

Rechenzentren verbrauchen enorme Mengen an Strom. Dieser Verbrauch ist ein angemessener Kompromiss für die modernen Informationsannehmlichkeiten, die wir oft als selbstverständlich ansehen. Jedoch führt ein dramatischer Anstieg der Energiepreise aufgrund internationaler Instabilität und Inflation dazu, dass Serverbetreiber genauer darauf achten, wie viel Strom ihre Systeme verbrauchen.

Zusätzlich zu den direkten Kosteneinsparungen bringt die Reduzierung des Energieverbrauchs auch reputationsbezogene Vorteile mit sich, die zwar schwerer zu messen, aber dennoch erheblich sind. Die Frage lautet daher: "Wie können Rechenzentren ihre Effizienz steigern?"

Diese Ideen können Ihnen helfen, mehr Effizienz aus Ihren Servern herauszuholen.

Rechenzentrumsprozessoren (x86 vs ARM)

ARM-Prozessoren sind historisch gesehen nicht häufig in Serverrollen anzutreffen. Doch die ARM-Architektur, die für ihre Energieeffizienz und ihr physisch integriertes Design bekannt ist (dominant auf dem Smartphone-Markt), gewinnt zunehmend an Bedeutung in der allgemeinen Datenverarbeitung und in Serverrollen. Die bekanntesten Beispiele für allgemeine Datenverarbeitung sind Apples Prozessoren M1 bis M3, die zahlreiche Vorteile gegenüber den heute weiter verbreiteten x86-Geräten bieten.

Während x86ARM heute noch die primäre Architektur in Servern ist, ermöglicht ARM eng integrierte Hardware-Implementierungen, die ein ausgezeichnetes Verhältnis von Leistung zu Energieverbrauch bieten. Unternehmen, die ARM heute implementieren, sind unter anderem:

Während potenzielle Leistungssteigerungen spannend sind, gibt es dennoch Nachteile bei der Nutzung der ARM-Architektur, darunter weniger Software-Optionen im Vergleich zu x86-Prozessoren. X86 ist seit Jahren der Standard – viele Server- und allgemeine Computeranwendungen sind dafür geschrieben. Während das x86-Paradigma weiterhin eine attraktive Option bietet, lohnt sich die ARM-Architektur eine erneute Betrachtung, wenn Energieeffizienz oberste Priorität hat. Sie könnte sich von einer Nischenserver-Option zu etwas Mainstream-tauglichem entwickeln.

Effizienz der Stromversorgung

Typische Stromversorgungen nehmen Wechselstrom (z. B. 120VAC) auf und wandeln ihn um/herunter auf 12VDC, 5VDC und 3,3VDC für die Nutzung in Computern. Diese Art der Umwandlung/Konvertierung ist von Natur aus mit Energieverlusten verbunden, aber das Ausmaß des Verlusts hängt von der Qualität der Stromversorgung ab. Glücklicherweise haben sich Stromversorgungen verbessert. Ihre Effizienz wird durch eine "80 Plus"-Bewertung angezeigt. Der Name "80 Plus" bezog sich bei Einführung des Programms im Jahr 2004 auf eine Umwandlungseffizienz von 80 % oder höher. Mit der Verbesserung der Stromversorgungen wurde das Programm erweitert, wobei verschiedene Farben anzeigen, wie viel besser sie als 80 % sind.

Für eine Umwandlung/Umkehr von 115 Volt lauten einige 80-Plus-Bewertungen wie folgt:

Aus einer Kosten-Nutzen-Perspektive müssen Systemdesigner berücksichtigen, welche Versorgungseffizienz am besten zu ihrem Zweck passt. Beispielsweise arbeitet ein 80 Plus Gold-Netzteil bei einer Last von 50% mit einer Effizienz von 90%. Wenn die Wahl zwischen einem größeren Gold-Netzteil, das bei optimaler Effizienz läuft, und einem kleineren Titanium-Netzteil, das bei 100% Last mit 90% Effizienz arbeitet, steht, könnte die Gold-Option vorzuziehen sein. In diesem Fall würde die Gold-Option außerdem mehr Leistung für zukünftige Anwendungen ermöglichen, wenn auch möglicherweise mit geringerer Effizienz.

48VDC-Option für das Strommanagement im Rechenzentrum

Wie erwähnt, werden Server traditionell mit Wechselstrom (AC) betrieben, der heruntertransformiert und in 12V Gleichstrom (DC) umgewandelt wird, um Prozessoren, RAM und andere Computerkomponenten zu versorgen. Systemdesigner haben sich seit Langem mit der Art des verwendeten Wechselstroms (z. B. 120V Wechselspannung gegenüber höheren Spannungen) beschäftigt, aber ein neuerer Trend ist die Verwendung von 48V Gleichstrom (DC) für die Energieverteilung, der dann näher an der Nutzung auf 12V Gleichstrom heruntertransformiert wird. Die Methode mit 48V Gleichstrom ermöglicht einen deutlich einfacheren Übergang als die vollständige Transformation und Umwandlung von 120V Wechselspannung und kann aus elektrischer Sicht sowie hinsichtlich der Systemdichte effizienter sein.

Kreative Lösungen für Energieeffizienz bei der Kühlung von Rechenzentren

Server erzeugen viel Wärme, die abgeführt werden muss. Netzteile und 48VDC-Verteilung bieten Effizienzoptionen, die eine geringere Wärmeerzeugung bedeuten können. Eine 1U-Server-Rack-Konfiguration im Vergleich zum geräumigeren 2U-Design kann ebenfalls in Betracht gezogen werden. Das 2U-Design bietet mehr Platz für die Kühlung sowie größere, potenziell effizientere Komponenten, obwohl die spezifische Implementierung darüber entscheidet, welche tatsächlichen Kühl- und Effizienzvorteile erzielt werden.

Server erzeugen eine Menge Wärme, die abgeleitet werden muss. Netzteile und die 48VDC-Verteilung bieten Effizienzoptionen, die eine geringere Wärmeentwicklung bedeuten können. Eine 1U-Server-Rack-Konfiguration im Vergleich zum geräumigeren 2U-Design kann ebenfalls in Betracht gezogen werden. Das 2U-Design bietet mehr Platz für die Kühlung sowie größere, möglicherweise effizientere Komponenten, wobei die spezifische Implementierung bestimmt, welche tatsächlichen Kühl- und Effizienzvorteile realisiert werden.

Optionen zur Effizienzsteigerung im Rechenzentrum

Während der Strompreis steigt, werden kontinuierlich neue Lösungen entwickelt, wie beispielsweise die 48VDC-Stromverteilung und ultra-effiziente Stromversorgungen. Neuartige Lösungen und bewährte Best Practices zur Energieeffizienz von Rechenzentren erfordern typischerweise eine Kapitalinvestition. Trotzdem können sich mit steigenden Energiekosten und Umweltbedenken neue Geräte leichter rechtfertigen lassen, was sich positiv auf den Unternehmensgewinn und den Ruf auswirkt.