Wie lässt sich bei der Data-Center-Planung der Server-Stromverbrauch abschätzen?

Die Abschätzung des zu erwartenden Energiebedarfs ist für die Planung von Rechenzentren eine der größten Herausforderung – ohne absolute Antwort und ohne einfache Lösung.

Bei der Planung des Gesamtenergieverbrauchs ist ein Ansatz nach Kilowatt pro Rack (kW/Rack) jedenfalls wesentlich hilfreicher als nach Watt pro Quadratmeter (W/m²), was schon seit Jahren keine valide Messgröße mehr ist. Die richtige Methode zur Abschätzung des zukünftigen Stromverbrauchs hängt dann letztlich davon ab, wie viele Informationen über die möglicherweise bereits bestehende Infrastruktur sowie über deren Wachstum vorhanden sind.

Am Anfang sollte das Erstellen repräsentativer Gerätegruppen als sogenannte Kapazitätseinheiten stehen. Dabei ist aber darauf zu achten, die Einteilung nicht zu granular vorzunehmen. Ein voluminöses, alleinstehendes System könnte zwar eine einzelne Kapazitätseinheit darstellen. Für normale Schränke in einem Rechenzentrum mit einer Fläche unterhalb von 1.000 m² dürften acht bis zwölf Einheiten-Definitionen jedoch mehr als ausreichen.

Damit würde man also nicht für jeden Serverschrank eine eigene Kapazitätseinheit festlegen, weil die Server ja auch in Gruppen geplant und aufgestellt werden. Beabsichtigt sind vielmehr realistische, generische Anforderungsprofile, die sich für den gesamten Raum hochrechnen lassen.

Dabei sollte man dann aber auch die Leistungsaufnahme nicht überschätzen. Typenschilder auf IT-Geräten sind hier eher verwirrend, da sie zu extremen Überkapazitäten führen können. Nach Möglichkeit sollte hier eher der Online-Konfigurator der Hersteller genutzt werden. Als letzter Ausweg ließe sich auch die Leistungsangabe des Servers verwenden – ein Server mit 300-Watt-Netzteil wird niemals 800 Watt verbrauchen. Damit gilt: Die Stromversorgung sollte natürlich auf Basis des tatsächlichen Stromverbrauchs dimensioniert werden.

IT-Equipment mit doppelter Verkabelung sorgt für Redundanz und die Leitungen teilen sich die Last. Kann ein zweifach verkabelter Server auf zwei 300-Watt-Netzteile zurückgreifen, so wird er im Leistungsplan noch immer nicht mehr als 300 Watt verbrauchen, da jedes der beiden Netzteile die größtmögliche Belastung des Servers auch alleine schultern könnte (jenseits von Überlegungen zur Effizienz der Stromversorgung).

Eine andere Möglichkeit zur Berechnung des Gesamtverbrauchs ist der Rückgriff auf typische Standardwerte der Industrie. Wer nicht gerade High-Performance Computing betreibt, der kann seine Server meist einfach in drei Gruppen mit unterschiedlicher Leistungsaufnahme einordnen: Die Schränke der ersten Gruppe liegen im Bereich von 3,5 bis 5 kW, die der mittleren Gruppe bei 5 bis 10 kW und die Server mit der höchsten Energieaufnahme im Bereich 10 bis 15 kW.

Die genaue Anzahl der Rack-Typen zur Hochrechnung hängt dann vom jeweiligen Rechenzentrum ab. Typischerweise dürften Data Center etwa 50 Prozent ihrer Server im Bereich der ersten Gruppe, 35 Prozent in der mittleren und 15 Prozent in der obersten Gruppe laufen haben.

Nachdem eine der hier vorgestellten Methoden angewendet wurde, sollte immer auch eine anschließende Plausibilitätsprüfung vorgenommen werden, indem die bestehenden Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USVs) durch die Anzahl bestehender Server-Racks dividiert wird und man so einen Durchschnittswert erhält.

Die Abschätzung sollte dann für die geplante Anzahl an Schränken und deren erwarteten Gesamtenergiebedarf wiederholt werden. Wichtig ist hier auch zu beachten, dass die allerwenigsten Server-Deployments im tatsächlichen Betrieb nicht auch nur ansatzweise in die Nähe der ursprünglichen maximalen Gesamtenergieverbrauch kommen.

Liegt der vorausberechnete Durchschnittswert mehr als eineinhalb Mal höher als der bisherige Durchschnittswert, dann sollten die Zahlen noch einmal genauer überprüft werden. Ein solches Ergebnis geht durchaus in Ordnung, wenn aufgrund neuer Geschäftsanforderungen oder vermehrter Virtualisierung auf Blade-Servern High-Density-Racks geplant werden. Sollte es aber keinen triftigen Grund für eine so hohe Server-Dichte geben, dann sollten die Planungen zum Energieverbrauch noch einmal einer gründlichen Untersuchung unterzogen werden.

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