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Nachhaltige IT im Rechenzentrum

Entwicklung und Darstellung eines Modells zur Messbarkeit von Effizienz im Rechenzentrum

AutorMarcus Pichler
VerlagDiplomica Verlag GmbH
Erscheinungsjahr2010
Seitenanzahl145 Seiten
ISBN9783836633185
FormatPDF
Kopierschutzkein Kopierschutz/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis23,00 EUR
Die vorliegende Studie beschäftigt sich sowohl mit ökologisch als auch ökonomisch nachhaltigen Informationstechnologien in Rechenzentren. Zu Beginn wird daher der Einfluss der IT auf CO2-Emissionen und unsere Natur beschrieben. Anschließend werden technische Möglichkeiten dargestellt, um die Effizienz von Servern durch Virtualisierungstechnologien und die Verwendung von effizienter Hardware zu optimieren. Darüber hinaus wird der sinnvolle Einsatz der Technologien Thin Provisioning und Data-Deduplication bei Storage Systemen diskutiert. Zusätzlich werden Optimierungsmöglichkeiten bei der unterbrechungsfreien Stromversorgung, Klimatisierung sowie bei der Verbesserung der Luftströmung beschrieben. Abschließend wird eine Methode für die Bewertung und Optimierung von Rechenzentren entwickelt. Mit dieser Methode wurde eine Analyse des Hauptrechenzentrums der SPAR Österreichische Warenhandels-AG in Salzburg durchgeführt, die ebenfalls beschrieben wird. Basierend auf den Analyse-Ergebnissen werden schließlich konkrete Vorschläge zur Effizienzsteigerung und eine Berechnung der zu erwartenden Einsparungen von Energie, CO2 und Kosten erstellt.

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Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Danksagung3
Inhaltsverzeichnis3
Abbildungsverzeichnis10
Tabellenverzeichnis12
Vorwort14
Ziel dieser Studie16
Der Bedarf an nachhaltiger Entwicklung und nachhaltigen Informationstechnologien16
Private Interessen18
Geschäftliche Interessen18
Überblick über die Kapitel18
Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung bei Servern20
Virtualisierung20
Systemvirtualisierung21
Full Virtualization mit Binary Translation23
Paravirtualisierung23
Hardware Assisted Virtualization24
Vergleich der x86-Systemvirtualisierungsarchitekturen25
VMware ESX Server26
Einsparungspotential von Virtualisierung27
Berechnung der eingesparten Leistungsanforderung der Guests28
Berechnung der Leistungsanforderung des Hosts28
Berechnung der Leistungsanforderung für die Klimatisierung29
Berechnung der gesamten Einsparungen durch Virtualisierung29
Beispielrechnung30
Energiesparende Hardware31
Effiziente Netzteile31
80 PLUS Zertifizierung31
Einsparungspotential von effizienten Netzteilen33
CPU Power Saving Features35
Einsparungspotential von CPU Power Saving Features36
Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung bei Storage38
Thin Provisioning38
Einsparungspotential von Thin Provisioning40
Data–Deduplication41
Einsparungspotential von Data–Deduplication43
Data–Deduplication bei Backupdaten43
Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung der Rechenzentrumsinfrastruktur44
Sollwerte für Temperatur und Luftfeuchtigkeit44
Ermittlung der Kühlungsanforderung45
Arten von Klimageräten47
Air Cooled DX Systems48
Air Cooled Self-contained Systems49
Glycol Cooled Systems50
Water Cooled Systems52
Chilled Water Systems54
Leistungsanforderung der Klimatisierung55
Free Cooling56
Verteilung der Kaltluft58
Druckböden58
Belüftungsöffnungen59
Abluftöffnungen60
Platzierung der Klimageräte60
Kühlungsarchitekturen62
Room–based Cooling Architecture63
Row–oriented Cooling Architecture64
Rack-oriented Cooling Architecture64
Racks65
Hot-Aisle - Cold-Aisle Prinzip66
Kühlung von Bladeservern67
Luftströmung68
Air Distribution Unit68
Air Removal Unit69
Eigene klimaneutrale Infrastruktur70
Unterbrechungsfreie Stromversorgung72
Leerlaufverlust73
Proportionaler Verlust73
Quadratischer Verlust73
Modell zur Bewertung der Effizienz im Rechenzentrum74
Ermittlung der Daten zur Berechnung der Effizienz75
Total Facility Power76
IT Equipment Power76
Steady–State Constant77
Data Center infrastructure Efficiency und Power Usage Effectiveness78
Auslastung der IT–Geräte80
Deployed Hardware Utilization Ratio of Servers80
Deployed Hardware Utilization Ratio of Storage80
Effizienz der IT–Geräte82
Hardware Compute Load82
IT Hardware Power Overhead Multiplier82
Bewertung des Rechenzentrum I der SPAR AG83
Beschreibung des Excel Sheets zur Bewertung83
Ergebnisse83
Übersicht84
RZ1 Original Layout85
RZ1 Optimiertes Layout85
Rackbewertung85
Stammblätter (Server Stb, Storage Stb, Netzwerk Stb und Zubehör Stb)86
Storage Data86
Free Cooling SZG87
Virtualisierung87
Power Save87
Ermittlung der erforderlichen Daten für die Ermittlung der Effizienz88
Ermittlung von IT Equipment Power88
Ermittlung von Total Facility Power88
Ermittlung der Leistung für die Klimatisierung90
Ermittlung des Verlusts der USV91
Ermittlung der Größe des Rechenzentrums91
Ermittlung der Kühlungsanforderung92
Berechnung der Metriken zur Messung der Effizienz93
Data Center infrastructure Efficiency und Power Usage Effectiveness94
Methode APC optimiert94
Methode APC pessimistisch94
HP Cooling Load Factor95
Deployed Hardware Utilization Ratio96
Deployed Hardware Utilization Ratio of Servers96
Deployed Hardware Utilization Ratio of Storage96
IT Hardware Power Overhead Multiplier97
Optimierungspotential des Rechenzentrum I der SPAR AG98
Server98
Berechnung der Einsparungen durch Virtualisierung98
Berechnung der möglichen Einsparungen durch energiesparende Hardware99
Einsparungen durch den Einsatz von effizienten Netzteilen100
Einsparungen durch den Einsatz von CPU Power Save Features100
Storage101
Mögliche Einsparungen durch den Einsatz von Thin Provisioning101
Mögliche Einsparungen durch den Einsatz von Data–Deduplication102
Infrastruktur104
Mögliche Einsparungen durch den Einsatz von Free Cooling104
Optimierung des Rechenzentrum Layouts105
Optimierende Maßnahmen für die gesamte Luftzirkulation105
Optimierende Maßnahmen einzelner Racks108
Leistungsanforderungen an einzelne Racks110
Zusammenfassung und Ausblick111
Literaturverzeichnis114
Abkürzungsverzeichnis125
Glossar127
Anhang131
Grundlagen132
Auswirkungen der verschiedenen Ressourcen auf Leistung und Energie132
Berechnung der Verbrauchswerte134
Berechnung des Energieverbrauchs134
Berechnung des CO2–Ausstoßes135
RZI der SPAR AG137
RZI der SPAR AG - optimiert138
Durchschnittliche Temperaturen am Flughafen Salzburg 2006139
Leistungsanforderung pro Rack140

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