GreenIT an der Uni Freiburg
Entwicklung Stromverbrauch von 2010 bis 2015
Die Leitung des Rechenzentrums der Universität Freiburg hat sich selbst eine GreenIT-Strategie gesetzt, die sie seit einiger Zeit in der Praxis verfolgt. Der Energieverbrauch ist ein wesentlicher Kostenfaktor im Betrieb eines Rechenzentrums. Bis 2013 ist der Verbrauch im Rechenzentrum auf 2,78 Mio. Kilowattstunden im Jahr 2013 gestiegen. Dies lag daran, dass immer mehr IT-Systeme eingesetzt wurden, auch pro Person. Seitdem ist er gesunken, obwohl inzwischen die Serverschränke des Instituts für Informatik und der FRIAS im Maschinensaal in der Hermann-Herder-Straße untergestellt wurden.
Die Maßnahmen sind eine konsequente Modernisierung der Hardware, mit der die Gebäude und Zweigstellen der Universität versorgt werden. Die Strategie zielt auch auf veraltete IT-Strukturen in Fakultäten und Instituten, die häufig schlecht wartbar sind und hohen Aufwand bei der Administration bedeuten.
Energetische Sanierung alter Maschinensäle
Seit 2013 treibt das Rechenzentrum die energetische Sanierung des ältesten Maschinensaals I im Erdgeschoss des Standorts Hermann-Herder-Str. 10 voran, der noch mit Umluftkühlung aus den 70er Jahren betrieben wird. Die Sanierung setzt sich aus mehreren Einzelmaßnahmen zusammen. An erster Stelle steht die Einführung einer Dienstbeschreibung und Maschinensaalbenutzungsordnung, die festgelegte Maximallaufzeiten von fünf Jahren und die konsequente Virtualisierung alter und neuer Systeme fordert. Parallel hierzu wird eine neue Inventarisierung der stromverbrauchenden Komponenten eingeführt. So konnte seit Oktober 2013 bereits eine signifikante Reduktion des Stromverbrauchs im Maschinensaal I von 3 x 125 A+ auf deutlich unter 100 A pro Phase erreicht werden. Das ist eine Einsparung von min. 25% bezogen auf die letzten zwei Jahre. Die aktuellen Maschinensäle IIa/b im Keller des RZ werden mit modernen Datenschränken mit Wasserkühlung ausgerüstet, optional erweiterbar um ein detailliertes Energiemonitoring. Damit lässt sich der Stromverbrauch präzise pro Gerät und insgesamt nachverfolgen.
Der Umbau des Maschinensaals ist angemeldet, um Fläche und Stromkosten bei der Kühlung einzusparen. Hier hängt jedoch das Rechenzentrum von der Verfügbarkeit der notwendigen Mittel zur Umsetzung des Vorhabens ab, welches sich über die nächsten Jahre ziehen wird.
Konsolidierung der Serverräume
Das Rektorat hat im September 2015 beschlossen, dezentrale oder kleine Serverräume an den einzelnen Fakultäten zugunsten einer Konsolidierung von IT-Kapazitäten im Maschinensaal des Rechenzentrums zurückzubauen. Das verhilft zu höherer Effizienz bei der Klimatisierung und der besseren Überwachung der Server. Hierzu wurden massiv Hosting-Kapazitäten in nach modernen Standards errichteten Maschinensälen unter der Aufsicht des Rechenzentrums geschaffen. Parallel dazu wird ein abgestimmtes Konzept mit dem Technischen Gebäudemanagement zum Betrieb der Klimatechnik entwickelt.
Regionales Zentrum Virtualisierung
Das Regionale Zentrum Virtualisierung (RZV) ist eine in 2013 gestartete Kooperationsinitiative des Rechenzentrums der Universität Freiburg mit den umliegenden Hochschulen Offenburg und Furtwangen sowie der PH Freiburg. Das Vorhaben wird durch das Ministerium für Wissenschaft und Kunst Baden-Württemberg (MWK) gefördert, das einen Investitionskostenzuschuss zur benötigten Hardware bewilligte. Die Umsetzung des RZV erlaubt die Fortsetzung der Virtualisierungsstrategie über die Grenze der Uni Freiburg hinaus, um den Anteil virtueller Server für Fakultäten und Lehrstühle zu erhöhen. Dies soll bei der Auflösung der vielen kleinen, dezentralen Storage-Systeme helfen, die in wenigen größeren Systemen zusammengeführt werden. Damit verbunden ist die geplante, konsequente Erneuerung der Hardware, mit der ein ineffizienter Betrieb alter Maschinen unnötig gemacht wird. Die schrittweise Umsetzung erfolgt seit Q4 2015 und soll ca. Q2 2016 abgeschlossen werden.
Pool-Konzept für die Universität
Nicht nur die zentralen Server- und Speicherkapazitäten haben Einfluss auf den Energiebedarf der Universität. Deshalb werden auch für typische Arbeitsplatzszenarien, wie beispielsweise PC- und Lehrpools für Studierende, Lösungen entwickelt. Hierzu zählt unter anderem das bwLehrpool-Projekt, in dem Soft- und Hardware entkoppelt und Poolräume durch verschiedene Nutzergruppen flexibel genutzt werden können. Die Poolräume werden besser ausgelastet und es insgesamt weniger Pools benötigt.
Die verschiedenen Planungen zur Zusammenfassung dezentraler PC-Pools werden in den nächsten Jahren weitergeführt. Das erlaubt gleichzeitig eine bessere Steuerung und Überwachung, so dass auch hier in regelmäßige Zyklen erneuert wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass moderne PC-Technologie zum Einsatz kommt, die aktuelle Stromspartechniken umsetzt. Das Rechenzentrum kooperiert bei der Renovierung der PC-Pools eng mit dem Dezernat Bau und Flächenmanagement sowie den einzelnen Fakultäten und zentralen Einrichtungen. Im Rahmen dieser Zusammenarbeit werden aktuelle Technologien berücksichtigt wie beispielsweise der Einsatz von Mini-PCs, die auf Laptop-Technologie basieren, so dass die Energieanforderung für einen Arbeitsplatz von 150 W auf maximal 30 bis 50 W bei aktuellen Pool-Planungen gesenkt wird.
Landesweite PC- und Notebook-Beschaffungen
Seit Beginn der zentralen, landesweiten PC- und Notebook-Beschaffungen im Jahr 2006 (die EU-Ausschreibungen werden im Auftrag des Landes durch das Rechenzentrum der Universität Freiburg durchgeführt) hat die Energieeffizienz der zu beschaffenden Geräte einen hohen Stellenwert. Netzteile mit einem hohen Wirkungsgrad sind Ausschlusskriterien bei den Ausschreibungen, so dass Geräte mit schlechtem Wirkungsgrad automatisch ausgesondert werden. Der aktuelle BW-PC IV wird seit April 2015 als Ergebnis der durch das RZ der Uni Freiburg initiierten Nachverhandlungen des laufenden Rahmenvertrags mit einem 0-Watt-Netzteil mit 94% Wirkungsgrad ausgerüstet. Diese Maßnahme wurde vom MWK zeitlich begrenzt mit einer Energiesparprämie von 59 € pro Gerät gefördert, um den Austausch von älterer und weniger effizienter Hardware noch weiter zu beschleunigen.
Bereits vor der expliziten Förderung des 0-Watt-Netzteils hat das MWK durch Subventionierungen (“Abwrackprämie”) der bereits guten Ausschreibungsergebnisse die regelmäßigen Erneuerungen der Desktopsysteme an den Hochschulen unterstützt. Um in den Genuss dieser Subventionen zu kommen, mussten die Endverbraucher dem Rechenzentrum der Uni Freiburg explizit Inventarnummern von der Verschrottung zugeführten Geräten benennen.
Die Planung der nächsten Ausschreibungsrunde in 2016 sieht die explizite Berücksichtigung von Mini-PCs als Alternative zu traditionellen Geräten vor, um von effizienter Laptop-Technologie zu profitieren.
Universitätsnetz
Die Netzwerkinfrastruktur bis in die Unterverteiler befindet sich unter der Hoheit des Rechenzentrums. Durch regelmäßige, geplante und strukturierte Erneuerungen erfolgt die
Beschaffung von energiesparenden Switches, die moderne Stromspartechniken umsetzen und inaktive Ports abschalten. Parallel hierzu gibt es Vorgaben des Rechenzentrums für Gerätebeschaffungen im Netzwerkbereich, an denen sich Institute und Einrichtungen halten sollten. Sie schaffen einen Rahmen, um Fragen zum energiesparenden Einsatz von IuK-Technologien zu klären.
Energiesensible Beschaffung als Prozess
Für die Beschaffung braucht es einen Prozess, der bestimmten Priorisierungen und Konzepten/Ablaufschemata folgt und dabei auf einen praxiserprobten Erfahrungsschatz zurückgreifen kann. In diesem Prozess muss der Energieverbrauch regelmäßig als wesentliche Größe ins Kalkül gezogen werden.
Das RZ steht im laufenden Kontakt mit Anbietern und informiert sich bei Fachquellen über neue Energiespartechniken und muss nicht bei jeder Beschaffung in den Rechercheprozess neu einsteigen. Damit ist sichergestellt, Einsparpotenziale durch den technischen Fortschritt bei der laufenden Aktualisierung des Hardware-Bestands zu nutzen.
HPC-Strategie
Die Abkürzung HPC steht für High-Performance-Computing und ist wesentlich für Simulationen, wie sie in der Physik, Wetterforschung und anderen datenintensiven, modellorientierten Wissenschaften verwendet werden.
In den letzten Jahren wurde unter der Federführung des MWK eine Landesstrategie für die Versorgung der Wissenschaft mit Hochleistungs-Rechenkapazität entwickelt. Um die gewünschten Effizienz- und Synergieeffekte zu erreichen, werden die Ressourcen sinnvoll an wenigen Stellen konzentriert: Die Maschinen sind deutlich besser ausgelastet, sie können schneller durchgetauscht werden, wenn sie technologisch veraltet sind und kein günstiges Energie-Leistungsverhältnis mehr bieten. Gleichzeitig wird die Klimatisierung zentralisiert, was effektivere Kühlsysteme erlaubt. Die Kühlung frisst einen großen Teil der Energie in Rechenzentren. Diesem Umstand trägt auch der Freiburger Struktur- und Entwicklungsplan 2014 Rechnung, indem er eine Verlagerung von bislang dezentralen geplanten Ressourcen in die Hermann-Herder-Straße empfiehlt.
Freiburg ist ein Cluster-Standort der uniübergreifenden Kooperation bwHPC und achtet bei der Beschaffung des aktuellen Systems auf energieeffiziente Ausführung. So wird beim Einkauf explizit die neue Intel-Technologie Broadwell mit stromsparenderen Prozessoren angestrebt anstelle des Prozessortyps Haswell.
Rechenzentrum als Unterstützer von Green-IT
Die Leitung des Rechenzentrums und deren Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen sind erfreut, dass die Bemühungen um Energieeffizienz zum Teil einer übergreifenden Selbstverpflichtung von Universität und Land werden, die kürzlich durch das Ministerium für Wissenschaft Forschung und Kunst Baden-Württemberg angestoßen wurde. Die hier skizzierten Maßnahmen sind ausdrücklich so geplant, dass die Energieeinsparungen transparent und nachvollziehbar dokumentierbar sind.
Dirk von Suchodoletz, Markus Walther, Jan Leendertse
Links:
GreenIT-Initiative des Landes Baden-Württemberg
Maschinensaalbenutzungsordnung
Update 7.6.2016:
Korrekturen Stilistik und Rechtschreibung