Auch an den Speichern lässt sich Strom sparen

10.01.2008
Autor(en): und Agnes Strieder, freie Journalistin in München.

Speichersysteme verursachen 15 bis 20 Prozent der Energiekosten eines Rechenzentrums. Grund genug, auch in diesem Umfeld die Energieeffizienz kritisch zu hinterfragen.

Zum bewussten Umgang mit den vorhandenen Speicherressourcen (Information-Lifecycle-Management = ILM) gehören die Optimierung der gewählten Speicherarchitekturen (SAN, NAS, Virtualisierung) sowie die Verwendung effizienter Komponenten (Laufwerke, Host Bus Adapter (HBA), Switches).

Ein erster Schritt, um Energie zu sparen, ist die Entwicklung hierarchischer ILM-Konzepte, die sicherstellen, dass Informationen je nach ihrem Wert und ihrer Nutzungshäufigkeit auf dem jeweils geeignetsten Medium abgelegt werden. Neben Aspekten wie Geschwindigkeit, Sicherheit und Kosten sollte auch die Energieeffizienz ein Kriterium für den Speicherort sein: Während geschäftskritische Daten mit hoher Zugriffshäufigkeit auf leistungsstarken und sicheren SAS-Festplatten gesichert werden, sind für unkritischere und weniger benötigte Geschäftsdaten preisgünstige und energieeffiziente SATA-Platten oft die bessere Alternative.

Eine konsequente Anwendung der ILM-Kriterien bedeutet auch, das energieeffiziente Magnetband als Medium einzubeziehen. Auf Tapes lassen sich große Datenmengen ablegen und im Gegensatz zu Festplatten, die aufgrund der rotierenden Spindel auch im "Leerlauf" kontinuierlich Strom verbrauchen, benötigen Bandmedien nur während des Datenzugriffs Energie. Und natürlich sollte ein optimiertes Daten-Management einschließen, dass überflüssige Daten gelöscht werden. Auch darin liegt viel Potenzial zur Energieoptimierung.

Server- und Speicherkomponenten trennen

Im Verhältnis Watt zu Input-Output/Sekunde hat SAS deutliche Vorzüge.

Generell sollten IT-Verantwortliche bestrebt sein, Server- und Speicherkomponenten zu trennen und sie anschließend in Pools zu konsolidieren. SAN- und NAS-Architekturen sind traditionellen DAS-Strukturen (DAS = Direct Attached Storage) in puncto Energieeffizienz deutlich überlegen. Zudem ermöglicht eine zusätzliche Magnetbandvirtualisierung, die oft geringe Auslastung der vorhandenen Bandspeicherressourcen deutlich zu verbessern. Damit lässt sich auch die Zahl der vorhandenen Speicherkomponenten reduzieren und deren Administration spürbar vereinfachen.

Auch die Auswahl der Speicherkomponenten, angefangen von der Harddisk über Hostbus-Adapter und Switches bis hin zum jeweils geeigneten Raid-Level, sollte den Aspekt Energieeffizienz einbeziehen: Für die optimale Auswahl gibt es allerdings leider kein Patentrezept. Schnelle 3,5-Zoll-SAS-Drives mit 15 000 Rotationen in der Minute benötigen etwa die doppelte Energie wie 2,5-Zoll-SATA-Laufwerke, die nur halb so schnell drehen. Dennoch ? bei der Entscheidung für die eine oder andere Variante sollte sowohl der Energieverbrauch in Abhängigkeit von der Plattenkapazität als auch der Energieverbrauch in Abhängigkeit von der Zugriffshäufigkeit ins Kalkül gezogen werden. Steht die Kapazität im Vordergrund, haben SATA-Platten üblicherweise die Nase vorn, bei hoher Zugriffshäufigkeit sind SAS-Platten die bessere Alternative.

Blick in die Zukunft

Von den 400 Watt, die Raid-Einstiegssysteme üblicherweise benötigen, entfallen ? zwei Controller und zwölf Platten vorausgesetzt ? rund 25 Prozent auf die beiden Controller, 50 Prozent auf die Laufwerke und weitere 25 Prozent auf Netzteil und Lüfter. Um die Energiebilanz der Systeme weiter zu verbessern, wäre es sinnvoll, Platten, die nicht benötigt werden, abzuschalten und nur die aktiven Festplatten zu kühlen. Die Maid-Technik (Maid = Massive Array of Idle Disks) ist ein Schritt in diese Richtung. So einleuchtend dieser Ansatz auch klingt, für´s Rechenzentrum ist diese Technik heute nur bedingt geeignet.

Beispielsweise steigen die Zugriffszeiten, wenn Festplatten aktiviert werden müssen, die sich im Schlafmodus befinden. Auch müssen die Drives ab und zu in Gang gesetzt werden, um die Datenkonsistenz zu überprüfen, was ebenfalls Energie kostet. Wenn es gelingt, diese Probleme zu lösen, könnten Maid-Systeme demnächst Einzug ins Rechenzentrum halten. Ähnlich verhält es sich mit Flash-basierenden Speichern. Die Solid-State-Drives (SSD) benötigen ? weil sie keine rotierenden Teile verwenden - weniger Energie und liefern einen schnelleren Datenzugriff. Allerdings spielen sie heute im RZ-Umfeld noch keine Rolle, da sie für die großen Datenmengen zu teuer sind und auch nicht beliebig oft beschrieben werden können.

Hersteller von Speicherlösungen betonen, dass moderne Speicher-Arrays auch heute schon viel Energie sparen, wie eine Rechnung beweist: Speichermodelle aus dem Jahr 2002 (ausgestattet mit 56 FC-Platten à 73 GB) weisen bei einer Gesamtkapazität von 4,1 TB einen Stromverbrauch von 3 257 Watt und jährliche Energiekosten von 2 853 Euro auf. Mit Systemen aus dem Jahr 2006 (sechs SATA-Platten à 750 GB) konnte bei 4,5 TB Kapazität der Stromverbrauch um mehr als 90 Prozent reduziert werden. Ein Weg, den etwa Fujitsu Siemens Computers mit dem Fibrecat-Speicher SX88 geht: Das System ermöglicht einen Mischbetrieb von SAS- und SATA-II-Festplatten und erlaubt, die Speichersysteme so an die Geschäftsanforderungen anzupassen, dass ein deutlicher Energieeffekt erzielt wird. (kk)