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Kennzahlen für Datacenter gesucht. Ein Kommentar Welche Metriken sollten Rechenzentren und ihre Effizienz beschreiben?

Autor / Redakteur: Darryn Power* / Ulrike Ostler

Ein Rechenzentrum wird traditionell und meistens durch seine maximale IT-Last oder die gesamte eingehende Stromversorgungskapazität definiert. Dieser Ansatz lenkt die Aufmerksamkeit sofort auf das Rechenzentrum als einen großen Stromverbraucher, ohne den Zweck oder den Wert zu kommunizieren. Es ist eine unvollständige und irreführende Beschreibung, die geradewegs zur Kritik einlädt, so Darryn Power, Senior Mechanical Engineer bei Arup.

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Kein Fahren, Null Emmission - „Die Beschreibung eines Rechenzentrums auf der Grundlage seines maximalen Stromverbrauchs ist vergleichbar mit der Bewertung eines Kraftfahrzeugs allein aufgrund der Größe seines Motors.“
Kein Fahren, Null Emmission - „Die Beschreibung eines Rechenzentrums auf der Grundlage seines maximalen Stromverbrauchs ist vergleichbar mit der Bewertung eines Kraftfahrzeugs allein aufgrund der Größe seines Motors.“
(Bild: Peter H auf Pixabay)

Die Beschreibung eines Rechenzentrums auf der Grundlage seines maximalen Stromverbrauchs ist vergleichbar mit der Förderung eines Kraftfahrzeugs allein aufgrund der Größe seines Motors. Es gibt wahrscheinlich Leute, die diesen Ansatz attraktiv finden würden, aber die meisten von uns würden wirklich gerne wissen, welcher Fahrzeugtyp beschrieben wird - Lastwagen, Bus, Lieferwagen, Auto, Motorrad - und welche Art von Leistung es bietet: Kraftstoffeffizienz, Höchstgeschwindigkeit, die Beschleunigung von 0 auf 100, Anzahl der Sitzplätze für Passagiere oder Höchstlast. Auf diese Weise können wir die Leistungsfähigkeit des Fahrzeugs verstehen und ob es geeignet ist, den erwarteten Bedarf zu decken oder nicht.

Wer wäre am Kauf eines neuen Fahrzeugs interessiert, wenn er nur wüsste, dass es einen 150-PS-Motor hat? Hat es fünf Türen? Verfügt es über drei Räder?

Natürlich müssen wir uns über den Stromverbrauch eines Rechenzentrums im Klaren sein. Der weltweite Strombedarf von Rechenzentren betrug 2018 schätzungsweise 198 Terawattstunden (TWh) oder fast ein Prozent des weltweiten Endstrombedarfs, so die International Energy Agency, 2019. Das zeigt den Einfluss, den die Rechenzentrumsindustrie auf den weltweiten Energieverbrauch heute schon hat. Wenn wir jedoch weiterhin die Aufmerksamkeit der Öffentlichkeit darauf lenken, wie viel Strom unsere Rechenzentren benötigen, ohne den Wert, den sie bringen, zu kommunizieren, laden wir zur Kritik ein.

Welche Metriken stehen zur Beschreibung von Rechenzentren zur Verfügung?

Es gibt eine Reihe von physischen Metriken zur Beschreibung von Rechenzentrumseinrichtungen wie Campus-Fläche oder Whitespace. Aber auch hier kann singuläre Definition anhand der Fläche dazu führen, dass die Öffentlichkeit solche Standorte als kolossale, leere Platzverschwendung betrachtet - wiederum ein Konzept, das ohne den Zweck oder Nutzen auskommt.

Rechenzentrumsbetrieber sollten den Zweck ihrer Anlage und den Wert, den sie bringt, kommunizieren.
Rechenzentrumsbetrieber sollten den Zweck ihrer Anlage und den Wert, den sie bringt, kommunizieren.
(Bild: Herbert Aust auf Pixabay)

Natürlich können auch andere Varianten von energiebasierten Messgrößen wie Luftdurchsatz und Wasserumsatz verwendet werden. Wenn sie jedoch isoliert verwendet werden, betonen sie ebenfalls den Energiehunger eines Datacenter, ohne einen Anhaltspunkt für den Wert. Dieses offensichtliche Potenzial für schlechte Presse führt uns zu der Annahme, dass alternative Metriken in Betracht gezogen werden sollten, um den Umfang einer Anlage auf eine Weise zu kommunizieren, die für diejenigen, die nicht zu dieser wachsenden Branche gehören, verständlicher ist.

Eine Möglichkeit wäre die Verwendung von IT-orientierten Kennzahlen wie

  • Datendurchsatz
  • Anzahl der Server
  • Schnelligkeit der Verbindung zu den Hauptbevölkerungsgebieten
  • Datenspeicherkapazität
  • Gesamte Rechenleistung
  • Konnektivität (Anzahl der Betreiber)

Der Nachteil hier ist dabei, dass die Metriken etwas technisch und abstrakt sind und nicht wirklich den realen Wert vermitteln, den die Einrichtung den Menschen bringt. Wenn wir den wirklichen Nutzen einer Einrichtung vermitteln wollen, müssen wir eine Metrik wählen, die sich sinnvoll auf den Hauptzweck der Einrichtung bezieht.

Die folgende Tabelle hilft, diesen Ansatz zu veranschaulichen:

Datacenter Function Possible Metrics
Banking/Financial Number of  financial transactions per second/hour value of currency exchenged per second/hour Number of customer accounts held
Data Storage Hours of HD video/number of films Hours/tracks of music Number of photos number of phone apps
Telecoms Number of customers served Area served Increase in broadband speed delivered to x number of customers Volume of data transmitted (see: Data sorage) Number of phone calls or video calls per seconds/hour
Travel/Event Booking Bookings per second/hour Flights manged per day
Web Hosting Number of sites hosted Number of people accessing per second/our
eGames Number of simultaneous players Number of games played per day
Retail Number of sales per second/hour Number of transactions per second/hour Value of sales per second/hour
Social Media Number of profiles hosted Number of messages/posts per second/hour Number of views/likes per second/hour
Cloud Services Number of applications boosted Customers serverved

Die Verwendung eines solchen Ansatzes würde der Rechenzentrumsindustrie helfen, den primären Zweck eines Rechenzentrums sowie dessen Kapazität zur Erfüllung seines Ziels zu kommunizieren, und der Fokus auf die dabei verbrauchte Energie würde schwinden. Für Datacenter, die mehrere Funktionen erfüllen, ließe sich eine kombinierte Beschreibung verwenden, zum Beispiel: „Anlage xy wird bis zu 3 Millionen Stunden HD-Video, 2 Millionen Anwendungen speichern und bis zu 500.000 gleichzeitige Spieler für Online-Spiele beherbergen.“

Wir könnten aber auch die Beschreibung des jeweiligen Hauptzwecks durch Effizienzkennzahlen erweitern, indem wir eine zusammengesetzte Metrik zur Quantifizierung der ´Vorteile` pro Einheit verwenden und sie gegen die angenommenen ´Nachteile`ins Verhältnis setzen. Dieses sollte offensichtlich sein: Je höher der Wert, desto besser!

Nutzwert des Rechenzentrums = Vorteile/Nachteile

Klingt einfach, nicht wahr? Aber allein die Entscheidung über die Nachteile im Verhältnis zum Nutzen und zur Effizienz bringt eine Reihe von diversen Kenngrößenoptionen mit sich. Diese könnten auf dem Stromverbrauch der Anlage basieren oder möglicherweise auf die CO2-Emissionen ausgeweitet werden – gemessen von Tag zu Tag oder den fest verbauten, in dem Prozess enthaltenen Kohlenstoff?

Vielleicht aber könnte auch das Verhältnis relativ zur Bodenfläche des Gebäudes oder des Standorts aussagekräftig sein? Der Vorteil eines solchen Ansatzes besteht darin, dass wir eine auf dem realen Nutzen basierende Effizienzmetrik erhalten, anstatt die Power Usage Effectiveness (PUE) zu verwenden, die angibt, wie effizient die Einrichtung die IT-Ausrüstung mit Strom versorgt, ohne dass wir kommunizieren können, ob die IT-Ausrüstung effizient ist oder keine wertvolle Arbeit leistet.

Bedenken? Anregungen?

Dass alles erscheint innerhalb bestimmter Bereichen plausibel. Solche Metriken erleichtert jedoch möglicherweise keinen branchenweiten Rechenzentrumsvergleich und lassen sich nicht direkt auf Datacenter mit gemischter Nutzung und Co-Location-Einrichtungen anwenden. Außerdem scheint es nicht zu sein, dass nicht eine einzige dieser annehmbaren Metriken in naher Zukunft branchenweite Anerkennung oder Akzeptanz finden wird.

Es ist vermutlich wahrscheinlicher, dass ein Toolkit von Metriken zur Verwendung in verschiedenen Anwendungen entwickelt wird, um den Wert eines Rechenzentrums darzustellen und einen Vergleich zumindest innerhalb eines Bereichs zu ermöglichen. Allerdings: Ein solches Toolkit könnte einen gesunden Wettbewerb innerhalb der Branche fördern und uns letztendlich motivieren, die Branche zu weiteren Leistungsverbesserungen zu bewegen und gleichzeitig den gesamten Ressourcenverbrauch zu reduzieren.

Der Autor des Kommentars sucht nach Diskutanten. Welche Kennzahlen beschreiben Rechenzentren adäquat?
Der Autor des Kommentars sucht nach Diskutanten. Welche Kennzahlen beschreiben Rechenzentren adäquat?
(Bild: Darryn Power)

Ich interessiere mich für die Ideen anderer: Was meinen Sie? Wie sollten Rechenzentren so evaluiert und gemessen werden können, dass sich die Aussagen weniger auf die Energie konzentrieren, als vielmehr auf den Wert und die Effizienz, die sie der vernetzten Welt bringen. Das ist definitiv eine Diskussion, die wir führen müssen.

*Darryn Power ist Senior Mechanical Engineer (Data Centres) bei Ingenieurbüro Arup, Cardiff. Arup ist Mitglied der European Data Center Association (EUDCA)

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