Stromversorgung unter Stress Was sind Spikes?

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Plötzlich auftretende Lastspitzen im Rechenzentrum erhöhen den Energieverbrauch und führen bei der Stromversorgung zu einem so genannten Spike. Besonders gefährlich sie, wenn der tatsächliche Stromverbrauch über die verfügbare Leistung hinausschießt.

Von einem Spike in einem Rechenzentrum spricht man, wenn sich der Stromverbrauch plötzlich und kurzfristig über das Maß erhöht, das dem normalen Verbrauch entspricht. Die Ursachen für Spikes können verschiedene Gründe haben. In vielen Fällen haben sie jedoch unmittelbare sowie langfristige Auswirkungen auf die Infrastruktur und damit auch auf die Betriebskosten eines Rechenzentrums.

Ursachen für Spikes

Zu den gängigen Ursachen für einen plötzlichen Strom-Spike in einem Datacenter gehört das gleichzeitige Hochfahren einer größeren Zahl von Servern. Nun könnte man annehmen, dass sich ein solches Szenario ja relativ leicht vermeiden ließe. Das ist aber bei weitem nicht immer der Fall.

So kommt es etwa nach unaufschiebbaren Wartungsarbeiten oder dem Einspielen wichtiger Patches und Updates immer wieder zu einem gleichzeitigen Hochfahren vieler Server, da sie neu gestartet werden müssen. Teilweise werden die Neustarts auch absichtlich gleichzeitig durchgeführt, um Ausfallzeiten zu minimieren und sicherzustellen, dass sie synchron laufen.

Weitere mögliche Gründe für das gleichzeitige Hochfahren größerer Server-Zahlen sind Wiederherstellungen nach einem größeren Ausfall, zum Beispiel nach einer Unterbrechung der Stromversorgung oder einer Naturkatastrophe. Auch in der Cloud auftretende Lastspitzen können eine Ursache sein. Wenn diese dann durch automatisch hochfahrende Server-Instanzen ausgeglichen werden müssen, kommt es ebenfalls zu Spikes beim Stromverbrauch.

Eine weitere Ursache für Spikes können besonders heiße Tage sein. Das Kühlsystem benötigt dann mehr Strom, um die optimale Betriebstemperatur im Rechenzentrum zu erhalten. Auch Änderungen der Last während Stoßzeiten wirken sich auf den Strombedarf aus und können unter Umständen zu Spikes führen.

Auswirkungen von Spikes

Wenn ein Spike nicht durch die Stromversorgung abgefangen wird, kann es zu unerwarteten Abschaltungen von Gerätschaften kommen. Sobald jedoch Server, Speichergeräte und andere kritische Infrastrukturen plötzlich heruntergefahren werden, kommt es möglicherweise auch zu Datenverlusten und Beschädigungen der Systeme.

Bei einem vollständigen Stromausfall überschreitet der Strombedarf die Kapazität des Netzanschlusses oder der USV-Systeme. Das führt dann letztlich nicht nur zu einer verringerten Produktivität, sondern auch zu einem Verlust von Vertrauen bei Kunden und Partnern. Treten Ausfälle wiederholt auf, sind wirtschaftliche Folgeprobleme für den Betreiber kaum vermeidbar.

Der erhöhte Strombedarf während eines Spikes führt in der Folge auch zu höheren Stromkosten. Außerdem belasten sie die Infrastruktur sowie die Kühlsysteme, da während einem Spike mehr Wärme entsteht. Dadurch steigt das Risiko von Ausfällen oder Schäden an der Hardware. Spikes sollten daher vermieden werden oder zumindest nur unter kontrollierten Bedingungen erfolgen.

Strategien gegen Spikes

Manchmal lässt es sich nicht vermeiden, eine große Zahl von Servern gleichzeitig zu starten und damit einen Spike auszulösen. Es gibt aber trotzdem mehrere Strategien, wie sich dadurch ergebende Probleme vermieden oder zumindest reduziert werden können.

Zu den wichtigsten Gegenmaßnahmen gehört ein gestaffeltes Hochfahren, bei dem die Server nicht mehr alle gleichzeitig, sondern in organisierten Wellen starten. In der Regel werden dabei die wichtigsten Systeme priorisiert und zuerst hochgefahren.

Ein besseres Energie-Management sowie Load Balancing können die Auswirkungen von Spikes ebenfalls reduzieren. So können beispielsweise automatisch Anpassungen bei der Stromversorgung vorgenommen werden, um Spitzen zu vermeiden. Auch lässt sich dadurch die Last besser und effizienter verteilen.

Ebenfalls hilfreich gegen Spikes im Rechenzentrum sind der Einsatz energieeffizienterer Systeme, die für einen insgesamt niedrigeren Stromverbrauch sorgen, sowie eine Verteilung der Lasten auf verschiedene Zeiträume. Größere Betreiber verlegen einen Teil der Lasten auch in entfernte Rechenzentren.

Außerdem sollte die Stromversorgung redundant aufgebaut sein, durch zum Beispiel eine doppelt ausgeführte Stromzuführung und ausreichend USV-Systeme (Unterbrechungsfreie Stromversorgungen). Sorgfältige und regelmäßig durchgeführte Kapazitätsanalysen stellen zudem sicher, dass die Infrastruktur aktuellen und künftigen Lastanforderungen gerecht wird.

Fazit

Ein gleichzeitiges Hochfahren von Servern erfolgt in der Regel aus betrieblichen Notwendigkeiten oder wegen einem unvorhergesehenen Ereignis. Sich daraus ergebende Spikes beim Stromverbrauch lassen sich daher nicht in jedem Fall verhindern.

Durch den Einsatz geeigneter Strategien und Technologien können Rechenzentrumsbetreiber jedoch negative Auswirkungen auf den Stromverbrauch und die damit zusammenhängenden Risiken reduzieren. Eine sorgfältige Planung der Maßnahmen und ein effektives Energie-Management spielen eine entscheidende Rolle, um negative Auswirkungen zu verhindern.

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