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Cloud Computing –
Wie grün ist die Wolke?



22. November 2011


Thomas Behret
Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke?



  Wie energieeffizient ist ihr Rechenzentrum?
  Wer kennt seinen PUE?
  Wo / in welchem Rechenzentrum werden die Daten gehalten?
  Gibt der Provider Auskunft über den RZ- Betrieb?
  Wieviel CO2 verbrauchen die Systeme pro Transaktion?
  Woher kommt die Energie für das Rechenzentrum?




                                                 Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret   2
Cloud Computing.
Definition des NIST*.
                                                    *National Institute of Standards and Technology (NIST)

 Charakteristika    “Organisationsformen”                                                    Kunden

  Bedarfsgerechte
  Selbstbedienung
                        Public Clouds:
  Messbarkeit des       Ressourcen und
  Dienstes              Services aus dem
                        Internet
                                                Hybrid Clouds:
  Schnelle                                      Das Beste beider
  Skalierbarkeit                                Welten
                       Private Clouds:
  Ressourcen-          Ressourcen und          Community Clouds:
  bündelung            Services aus sicheren   Für spezielle
                       Quellen                 Interessengruppen

  Breitbandige
  Netzzugänge




                                                 Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret   3
Was ist Cloud Computing?
Ein Geschäftsmodell mit fünf essenziellen Charakteristika.

 Cloud Computing Definition    Erläuterung
 der NIST

     Bedarfsgerechte           Der Verbraucher kann sich nach Bedarf automatisch mit Rechenkapazitäten wie
                               Serverzeit und Netzwerkspeicher selbst versorgen. Hierzu ist keine Interaktion mit
     Selbstbedienung           Mitarbeitern des jeweiligen Diensteanbieters erforderlich.
                               Cloud-Systeme kontrollieren und optimieren die Ressourcen-Nutzung automatisch,
     Messbarkeit des           indem sie auf einer bestimmten Abstraktionsebene eine passende Messfunktion für den
     Dienstes                  jeweiligen Service bereitstellen. Die Ressourcennutzung kann überwacht, kontrolliert
                               und weitergemeldet werden, um Transparenz zu gewährleisten.
                               Rechenkapazitäten lassen sich schnell und flexibel bereitstellen, bisweilen automatisch,
     Schnelle Skalierbarkeit   und können somit schnell erweitert, aber auch schnell wieder freigegeben und dadurch
                               wieder verringert werden.
                               Die Rechenressourcen des Anbieters sind in Pools organisiert, die allen Verbrauchern
     Ressourcen-               ein Mehrnutzermodell mit unterschiedlichen physischen und virtuellen Ressourcen zur
     bündelung                 Verfügung stellen, die je nach Verbraucheranforderung dynamisch zugewiesen bzw.
                               erneut zugewiesen werden.
     Breitbandige              Rechenkapazitäten werden über das Netz bereitgestellt und sind über
     Netzzugänge               Standardmechanismen zugänglich, die vor allem für eine Nutzung durch heterogene
                               Thin Client- oder Thick Client-Plattformen geeignet sind.




                                                                        Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret   4
Data Center 2020.




                    Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret   5
Power Usage Effectiveness (PUE).
Testlabor im T-Systems DataCenter 2020.

Technische Ausrüstung DC2020                Was wird untersucht?
Deckenabsenkung 2,5 - 3,7m                  Simulation unterschiedl. Gegebenheiten/Raumvolumen

Diffusionsdichte Wände                      Ganzjährige gleiche Bedingungen erzielen
Luftbefeuchtungsanlage                      Auswirkung auf den Energietransport der Luft

Rauchgenerator                              Visualisierung von Luftströmungen
Zwei unterschiedliche Umluftkühlgeräte      Auswirkungen auf den Energiebedarf (alte und neue Generation)
Regelbare Lüfter in den Umluftkühlgeräten   Auswirkungen auf den Energiebedarf

Doppelboden (65m²)                          Test unterschiedlicher Abdichtungsgrade (variabel)

Blindplatten in den Serverracks montieren   Kalt von Warmluft trennen

Kaltgang-/Warmgangeinhausung                Kalt von Warmluft trennen / Best Case?

Wassergekühltes Rack                        Sinnvoll ja/nein?

1800 Datenpunkte                            Temperatur, Luftfeuchte, Druck etc.




                                                                 Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret   6
Durchschnittliche Energieverteilung im Rechenzentrum.


   Andere                                                    Rechner



   HVAC Kälte-                              11%                                                            Prozessor
   erzeugung/
   Kühlung                                                                                 30%
                             23%
                                                       46%
                                                                            70%                            Netzteil, Speicher,
   HVAC                                                                                                    Ventilatoren,
                                   8%
   Ventilatoren                                                                                            Laufwerke, …
                                        4%        8%


   Licht
                                                               USV
USV = Unterbrechungsfreie Stromversorgung
HVAC = Heizung, Lüftung, Klimatechnik                                                                                      Quelle: ASHRAE




                                                                       Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret             7
Power Usage Effectiveness (PUE).
Das Maß aller Dinge.

Die Definition                   PUE Effizienzlevel
                                  PUE Effizienzlevel                    Unser Ziel
                                                                        Unser Ziel
PUE = Energieeffizienz           3.0   Sehr ineffizient                 Ein Rechenzentrum
      eines Datacenters          2.5   Ineffizient                      mit indirekter freier
PUE =
         Total Facility Power    2.0   Durchschnittlich                 Kühlung und einem
        IT-Equipment Power       1.5   Effizient                        PUE von 1.3.
                                 1.2   Sehr effizient



                 100 %
                         Ein Beispiel: PUE eines Rechenzentrums heute
                         54 %


                                46 %                                                = 2.17


                                                          Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret   8
Power Usage Effectiveness (PUE).
Kaltgangeinhausung – Optimierung.

  Warmgang      Luftkurzschluss
                                  Kaltgang               Warmgang




                                                                                                 ΔT

                   leakage
                                                                                            Umluft-
                                                                                           kühlgerät
                                                                                            (ULK)

                                                                                               Lüftung
                                                                                                100%


  Leck                                                        Leck


             Doppelboden




                                             Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret    9
Power Usage Effectiveness (PUE).
Kaltgangeinhausung – Optimierung.

  Warmgang                                           Warmgang


                             Kaltgang
                                                                                             ΔT

                   leakage
                                                                                        Umluft-
                             TR = 22°C                                                 kühlgerät
                                                                                        (ULK)

                                                                                           Lüftung
                                                                                            30%




             Doppelboden




                                         Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret    10
Power Usage Effectiveness (PUE).
Ergebnisse.

                                     Messung 1         Messung 2           Messung 4              M 7ASHRAE                 M 7ASHRAE
                                     5kW/Rack          5kW/Rack            5kW/Rack               5kW/Rack                  10kW/Rack
Ventilatorendrehzahl Umluftkühlung         100 %                 60 %                  31 %                      30 %                   38 %
Leckverlust im Doppelboden                   max.                20 %                  20 %                      10 %                   10 %
Blindplatten                                 nein                  ja                      ja                        ja                   ja
Kaltgangeinhausung                           nein                nein                      ja                        ja                   ja
Einblastemperatur ULK-Gerät                 18°                 18°                   18°                        24°                   24°
Rücklufttemperatur ULK-Gerät                24°                 24°                   30°                        36°                   43°
Druck im Doppelboden                      15,4 Pa            37,9 Pa                1,8 Pa                     3,9 Pa                 2,8 Pa
Stromverbrauch Umluftkühlung             10,5 kW              2,9 kW                0,5 kW                    0,4 kW                  0,7 kW
PUE                                          1,78                1,55                  1,49                      1,41                   1,27

                                                    Einsparung Strom total 21 %!

                                                               Einsparung Strom total 29 %
                                        ASHRAE = American Society of Heating, Refrigeration and Air-Conditioning Engineers




                                                                           Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret        11
Ihre ICT-Ressourcen.
  Over the top oder dynamisch?
Resources




                                                                                            Months


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Ihre ICT-Ressourcen.
  Over the top oder dynamisch?
Resources




                                                                                            Months


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Ihre ICT-Ressourcen.
  Over the top oder dynamisch?
Resources




                                                                                            Months


                                 Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret        14
Ihre ICT-Ressourcen.
  Over the top oder dynamisch?

                         zu langsam
                                      3   immer auf Lastspitzen ausgelegt
Resources




                                  2

            1       ungenutzte
                    Ressourcen!




                                                                                                      Months


                                           Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret        15
Smart Metering.


Smart Metering liefert Daten für alle Systeme und alle Geschäftsaufträge in der Energiewirtschaft.

                                                            Bereitstellen,                                           Abrechnen,
    Messen         Erfassung           Transport                                      Analysieren
                                                             Evaluieren                                               CRM…




                   Service-
                                                      AMI-          MDM-                              Rating &            ERP-
 Smart Meter       Gateway              IP-Netz                                     EDM-System
                                                      Head-end      System                             Billing           System
                    (MUS)

                     Smart Metering Plattform der Telekom


                                                                                      Portal
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                                                                             Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret   16
Smart Metering.
Dashboard.




                  Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret   17
Smart Grid.


                          Partner




              Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret   18
Green Dynamics Simulation.




                             Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret   19
Cloud Computing – Wie grün ist die Wolke?




   DataCenter 2020
   Dynamic Services for SAP
   Green Dynamics Simulation
   Smart Metering und Smart Grid




                                            Titel   20
Danke!




               Thomas Behret
                                                    Foto
   Position   Strategic Solution Marketing
              Green ICT



   Contact    T-Systems International GmbH
              Telefon:    +49 711972-45381
              E-Mail:     thomas.behret@t-systems.com




                                                           Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret   21

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Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke?

  • 1. Cloud Computing – Wie grün ist die Wolke? 22. November 2011 Thomas Behret
  • 2. Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke?  Wie energieeffizient ist ihr Rechenzentrum?  Wer kennt seinen PUE?  Wo / in welchem Rechenzentrum werden die Daten gehalten?  Gibt der Provider Auskunft über den RZ- Betrieb?  Wieviel CO2 verbrauchen die Systeme pro Transaktion?  Woher kommt die Energie für das Rechenzentrum? Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret 2
  • 3. Cloud Computing. Definition des NIST*. *National Institute of Standards and Technology (NIST) Charakteristika “Organisationsformen” Kunden Bedarfsgerechte Selbstbedienung Public Clouds: Messbarkeit des Ressourcen und Dienstes Services aus dem Internet Hybrid Clouds: Schnelle Das Beste beider Skalierbarkeit Welten Private Clouds: Ressourcen- Ressourcen und Community Clouds: bündelung Services aus sicheren Für spezielle Quellen Interessengruppen Breitbandige Netzzugänge Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret 3
  • 4. Was ist Cloud Computing? Ein Geschäftsmodell mit fünf essenziellen Charakteristika. Cloud Computing Definition Erläuterung der NIST Bedarfsgerechte Der Verbraucher kann sich nach Bedarf automatisch mit Rechenkapazitäten wie Serverzeit und Netzwerkspeicher selbst versorgen. Hierzu ist keine Interaktion mit Selbstbedienung Mitarbeitern des jeweiligen Diensteanbieters erforderlich. Cloud-Systeme kontrollieren und optimieren die Ressourcen-Nutzung automatisch, Messbarkeit des indem sie auf einer bestimmten Abstraktionsebene eine passende Messfunktion für den Dienstes jeweiligen Service bereitstellen. Die Ressourcennutzung kann überwacht, kontrolliert und weitergemeldet werden, um Transparenz zu gewährleisten. Rechenkapazitäten lassen sich schnell und flexibel bereitstellen, bisweilen automatisch, Schnelle Skalierbarkeit und können somit schnell erweitert, aber auch schnell wieder freigegeben und dadurch wieder verringert werden. Die Rechenressourcen des Anbieters sind in Pools organisiert, die allen Verbrauchern Ressourcen- ein Mehrnutzermodell mit unterschiedlichen physischen und virtuellen Ressourcen zur bündelung Verfügung stellen, die je nach Verbraucheranforderung dynamisch zugewiesen bzw. erneut zugewiesen werden. Breitbandige Rechenkapazitäten werden über das Netz bereitgestellt und sind über Netzzugänge Standardmechanismen zugänglich, die vor allem für eine Nutzung durch heterogene Thin Client- oder Thick Client-Plattformen geeignet sind. Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret 4
  • 5. Data Center 2020. Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret 5
  • 6. Power Usage Effectiveness (PUE). Testlabor im T-Systems DataCenter 2020. Technische Ausrüstung DC2020 Was wird untersucht? Deckenabsenkung 2,5 - 3,7m Simulation unterschiedl. Gegebenheiten/Raumvolumen Diffusionsdichte Wände Ganzjährige gleiche Bedingungen erzielen Luftbefeuchtungsanlage Auswirkung auf den Energietransport der Luft Rauchgenerator Visualisierung von Luftströmungen Zwei unterschiedliche Umluftkühlgeräte Auswirkungen auf den Energiebedarf (alte und neue Generation) Regelbare Lüfter in den Umluftkühlgeräten Auswirkungen auf den Energiebedarf Doppelboden (65m²) Test unterschiedlicher Abdichtungsgrade (variabel) Blindplatten in den Serverracks montieren Kalt von Warmluft trennen Kaltgang-/Warmgangeinhausung Kalt von Warmluft trennen / Best Case? Wassergekühltes Rack Sinnvoll ja/nein? 1800 Datenpunkte Temperatur, Luftfeuchte, Druck etc. Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret 6
  • 7. Durchschnittliche Energieverteilung im Rechenzentrum. Andere Rechner HVAC Kälte- 11% Prozessor erzeugung/ Kühlung 30% 23% 46% 70% Netzteil, Speicher, HVAC Ventilatoren, 8% Ventilatoren Laufwerke, … 4% 8% Licht USV USV = Unterbrechungsfreie Stromversorgung HVAC = Heizung, Lüftung, Klimatechnik Quelle: ASHRAE Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret 7
  • 8. Power Usage Effectiveness (PUE). Das Maß aller Dinge. Die Definition PUE Effizienzlevel PUE Effizienzlevel Unser Ziel Unser Ziel PUE = Energieeffizienz 3.0 Sehr ineffizient Ein Rechenzentrum eines Datacenters 2.5 Ineffizient mit indirekter freier PUE = Total Facility Power 2.0 Durchschnittlich Kühlung und einem IT-Equipment Power 1.5 Effizient PUE von 1.3. 1.2 Sehr effizient 100 % Ein Beispiel: PUE eines Rechenzentrums heute 54 % 46 % = 2.17 Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret 8
  • 9. Power Usage Effectiveness (PUE). Kaltgangeinhausung – Optimierung. Warmgang Luftkurzschluss Kaltgang Warmgang ΔT leakage Umluft- kühlgerät (ULK) Lüftung 100% Leck Leck Doppelboden Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret 9
  • 10. Power Usage Effectiveness (PUE). Kaltgangeinhausung – Optimierung. Warmgang Warmgang Kaltgang ΔT leakage Umluft- TR = 22°C kühlgerät (ULK) Lüftung 30% Doppelboden Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret 10
  • 11. Power Usage Effectiveness (PUE). Ergebnisse. Messung 1 Messung 2 Messung 4 M 7ASHRAE M 7ASHRAE 5kW/Rack 5kW/Rack 5kW/Rack 5kW/Rack 10kW/Rack Ventilatorendrehzahl Umluftkühlung 100 % 60 % 31 % 30 % 38 % Leckverlust im Doppelboden max. 20 % 20 % 10 % 10 % Blindplatten nein ja ja ja ja Kaltgangeinhausung nein nein ja ja ja Einblastemperatur ULK-Gerät 18° 18° 18° 24° 24° Rücklufttemperatur ULK-Gerät 24° 24° 30° 36° 43° Druck im Doppelboden 15,4 Pa 37,9 Pa 1,8 Pa 3,9 Pa 2,8 Pa Stromverbrauch Umluftkühlung 10,5 kW 2,9 kW 0,5 kW 0,4 kW 0,7 kW PUE 1,78 1,55 1,49 1,41 1,27 Einsparung Strom total 21 %! Einsparung Strom total 29 % ASHRAE = American Society of Heating, Refrigeration and Air-Conditioning Engineers Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret 11
  • 12. Ihre ICT-Ressourcen. Over the top oder dynamisch? Resources Months Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret 12
  • 13. Ihre ICT-Ressourcen. Over the top oder dynamisch? Resources Months Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret 13
  • 14. Ihre ICT-Ressourcen. Over the top oder dynamisch? Resources Months Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret 14
  • 15. Ihre ICT-Ressourcen. Over the top oder dynamisch? zu langsam 3 immer auf Lastspitzen ausgelegt Resources 2 1 ungenutzte Ressourcen! Months Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret 15
  • 16. Smart Metering. Smart Metering liefert Daten für alle Systeme und alle Geschäftsaufträge in der Energiewirtschaft. Bereitstellen, Abrechnen, Messen Erfassung Transport Analysieren Evaluieren CRM… Service- AMI- MDM- Rating & ERP- Smart Meter Gateway IP-Netz EDM-System Head-end System Billing System (MUS) Smart Metering Plattform der Telekom Portal Nutzung Rechnung Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret 16
  • 17. Smart Metering. Dashboard. Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret 17
  • 18. Smart Grid. Partner Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret 18
  • 19. Green Dynamics Simulation. Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret 19
  • 20. Cloud Computing – Wie grün ist die Wolke?  DataCenter 2020  Dynamic Services for SAP  Green Dynamics Simulation  Smart Metering und Smart Grid Titel 20
  • 21. Danke! Thomas Behret Foto Position Strategic Solution Marketing Green ICT Contact T-Systems International GmbH Telefon: +49 711972-45381 E-Mail: thomas.behret@t-systems.com Cloud Computing - Wie grün ist die Wolke – Thomas Behret 21