Schon in wenigen Jahren werden laut einer Gartner-Untersuchung die Kosten für die benötigte Energie der Server im Data Center die Anschaffungskosten überschreiten. Selbst ein eher kleinerer Intel-Server mit zirka 400 Watt Leistungsaufnahme verbraucht beim 7/24-Betrieb in vier Jahren zirka 15.000 Kilowatt (kW) Strom. Multipliziert mit den Kosten pro kW von beispielsweise 10 Cent ergibt das in vier Jahren 1500 Euro an Energiekosten und erreicht damit bereits heute die Anschaffungskosten von Einstiegs-Servern. Bei sinkenden Hardwarekosten und weiter steigenden Energiepreisen verschiebt sich das Verhältnis weiter. Der Blick auf die Energieeffizienz und den Stromverbrauch sollte beim Kauf künftiger Server daher selbstverständlich sein.
Für diese Untersuchung haben wir die Modelle der führenden Server-Hersteller wie Hewlett-Packard, IBM oder Dell unter die Lupe genommen. Da insbesondere im Rechenzentrum mit der RZ-Infrastruktur, den Racks oder Blade-Gehäusen und deren Kühlung weitere Aspekte hinzukommen, die sich entscheidend auf die gesamte Energiebilanz auswirken, bezogen wir uns vor allem auf Server im unteren und mittleren Leistungsbereich. Das Ziel bestand darin, diejenigen Server-Modelle der Hersteller ausfindig zu machen, die als besonders energieeffizient eingestuft werden.
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Die prinzipielle Frage dabei ist, ob es überhaupt große Unterschiede zwischen den Modellen geben wird oder kann, denn im Kern basieren alle x86-Server auf der gleichen Basisarchitektur mit vergleichbaren Bausteinen. Zu diesen Basisbausteinen zählen die CPU, der Arbeitsspeicher, die IO-Kanäle, die Grafikfunktionen und die Netzwerkanbindungen. Eingebettet sind all diese Baugruppen eines Servers in das Baseboard. Die elementaren Bausteine, wie etwa CPU, Arbeitsspeicher, die zusammen bereits 60 Prozent des Stromverbrauchs ausmachen, oder Grafikfunktionen werden aber ohnehin meist von Dritten geliefert. Das Angebot an Prozessoren wird von zwei Herstellern (Intel und AMD) bestimmt. Hier hat der Serverhersteller also nur wenige Auswahlmöglichkeiten. Für andere Baugruppen, wie beispielsweise die Speichermodule, gibt es zwar ein breites Feld an Herstellern, doch müssen sich auch diese Baugruppen, damit sie kompatibel und austauschbar sind, an die Rahmenvorgaben bezüglich der Spannungen und des Stromverbrauchs halten. Somit ist der Spielraum für den Server-Hersteller auch hier gering.
Lastabhängiger Stromverbrauch
Gleichzeitig ist der Stromverbrauch heutiger Server kaum als statisch zu betrachten. Nahezu alle Komponenten weisen mittlerweile Vorkehrungen auf, um den Energieverbrauch von der Last abhängig zu machen. Die neuesten Xeon-Nehalem-Prozessoren von Intel etwa kennen 15 unterschiedliche Laststufen für den Betrieb, auch Festplatten und Lüfter werden dynamisch betrieben. Gleiches gilt für die Speicherbausteine, die Bildschirme und weitere Komponenten. Die Basis dafür wird durch die physikalischen Gesetze gebildet.
Hewlett-Packard: ProLiant DL380 G6
Hewlett-Packard ordnet seine Server in Generationen an. Zusammen mit der Freigabe der neuen Intel-Prozessoren Xeon 5500 (Codename Nehalem) wurden viele Konzepte in der CPU geändert, die auch maßgeblichen Einfluss auf den Stromverbrauch haben. Diese hat HP in der aktuellen sechsten Generation seiner Server implementiert. Der HP ProLiant DL380 ist eines der Modelle aus der G6-Reihe. Dieser wurde in diese Untersuchung einbezogen.
Der HP-Server lässt sich mit Intel Xeon CPUs bis zur 2,93 GHz Intel Xeon X5570 Quad-Core mit Turbo Mode in den Leistungsstufen 60, 80, and 95 Watt bestücken. Zusammen mit der neuen Architektur des Xeon 5500 änderte sich auch die Speicheranbindung. Die Speicher-Controller der Northbrigde wurden gestrichen, stattdessen erfolgt die Adressierung des Speichers direkt durch die CPU. Das ermöglicht die Verwendung von DDR3-RAMS. Diese sind gegenüber den beim Xeon vorher verwendeten FB-DIMMs sparsamer im Stromverbrauch.
Im SPECpower_ssj2008 erreichte der DL380G6 mit 1813 ssj_ops/watt einen Spitzenwert unter den hier betrachteten Systemen. Dieser Benchmark misst den Durchsatz eines Rechners im Verhältnis zu seinem Energieverbrauch. HP bietet in all seinen Modellen eine umfassende Unterstützung der CPU-Funktionen zur Energieeinsparung. Die Grundlage für einen optimierten CPU-Betrieb hat Intel im Prozessor verankert. Dazu müssen allerdings die Hersteller diese Energieoptionen in der Firmware des Mainboards, des BIOS und der gesamten Ansteuerlogik des Mainboards unterstützen. In dieser Hinsicht ist die Umsetzung zur Energieeffizienz in den HP-Systemen sehr weit fortgeschritten.
Zur Steuerung des Stromverbrauchs stellt HP darüber hinaus ein Set an Tools und Hilfen bereit. Diese werden unter dem Begriff der Thermal Logic gebündelt. Eingebettet in die HP-Verwaltungstools wie auch den "Systems Insight Manager" lässt sich dadurch der aktuelle Energieverbrauch zeitnah und fortlaufend kontrollieren. Die gemessenen Werte können sowohl für die kurzfristige Steuerung als auch für die Langfristanalyse und Kapazitätsplanung herangezogen werden. Durch spezielle Verwaltungs-Tools lässt sich dabei der Stromverbrauch eines Server oder einer Gruppe von Servern zuweisen. Diese Funktionen des "Dynamic Power Capping" sorgen auch dafür, dass dabei die Anforderungen an die Stromversorgung und die maximalen Leistungswerte der Sicherungssysteme nicht überschritten werden. Um geschäftskritische Server aber nicht die Energiegrundlage zu entziehen, können diese Einstellungen auch in Hinblick auf die geschäftlichen Prioritäten erfolgen. Um die Kühlung der Systeme zu optimieren betreibt der HP-Server mehrere Lüfter parallel. Diese werden von bis zu 32 Temperatursensoren auf den Kühlbedarf angepasst.
IBM: Blade Center HS22
IBM bietet neue Xeon-Modelle als Rack- und auch als Blade-Systeme an. Dies sind die Rechner der Reihe 3650M2, 3550M2 und das Blade Center HS22. Letzteres wird von IBM auch als Mittelstandlösung empfohlen. In diesem BladeCenter verknüpft IBM die eigentlichen Server-CPUs mit dem SAN-Speicher und der Netzwerk-Anbindung. Das System begnügt sich mit der Standardspannung von 240 Volt und kann somit auch in Büroumgebungen eingesetzt werden. Alternativ lässt es sich auch in ein Rack mit sieben Höheneinheiten integrieren. Das Blade-System bietet Platz für bis zu sechs Ein- oder Zweiprozessor Boards oder drei Vierprozessor-Boards. Integriert werden können darüber hinaus vier Netzwerk-Switches, zwölf Hot-Swap-Festplattenlaufwerke und ein SAN Controller.
Bezüglich der Energiesparoptionen verweist IBM auf seine Blue-Cool-Technik. Darin ist ein Portfolio an Werkzeugen und Hilfen zur Optimierung des Stromverbrauchs und der Kühlung kombiniert. Betrieben wird das Blade Center von bis zu vier redundanten Hot-Swap Netzteilen mit 950 Watt oder 1450 Watt, die bei Volllast eine Effizienz von 92 Prozent aufweisen.
Zur Steuerung des Energieverbrauchs hat IBM den Active Energy Manager im Programm. Dieser integriert sich als Verwaltungskomponente in den Systems Director 6.1. Der Funktionsumfang des Active Energy Manager umfasst die Vorkehrungen zur Überwachung und Steuerung der Energienutzung und der thermischen Bedingungen. Die Grundlage jeglicher Kontrolle des Energieverbrauchs liefern die Messungen und Analysen zur Energienutzung. Eingeschlossen sind auch Vorkehrungen zur Zuweisung der Energie pro Server. Daneben lassen sich auch Schwellwerte für individuelle Server in Abstimmung mit der Priorität der Applikationen, der Zeit oder anderen Kriterien festlegen. Mit dem Unified Extended Firmware Interface (UEFI) wird zudem die Optimierung der Board-Ansteuerung ermöglicht. Das UEFI soll dann anstelle des heutigen BIOS die hardwarenahen Funktionen bereitstellen.
Fujitsu: FTS TX 150 S6
Fujitsu Technology Solutions (ehemals Fujitsu-Siemens Computers) schickt den TX 150 S6 ins Rennen. Dabei handelt es sich um ein Modell, das seit Herbst letzten Jahres verfügbar ist. Der Rechner weist einen guten SpecPower Wert auf. Zum Zeitpunkt seiner Vorstellung im Herbst letzten Jahres war das FTS-Modell mit dem Wert 1273 der erste Rechner überhaupt, der die Schwelle von 1000 im SpecPower-Benchmark überschreiten konnte.
Im Gegensatz zu den anderen Systemen, die allesamt auf der neuesten Prozessorgeneration von Intel, dem Xeon 55xx (Nehalem), aufsetzen, basiert der TX 150 S6 auf einem Quad-Core Intel Xeon X3360. Das System zielt auf den Einsatz im KMU- oder Small-Office-Umfeld ab. Dabei will Fujitsu Technology Solutions (FTS) einen geringen Stromverbrauch mit hohem Datendurchsatz verbinden. Da insbesondere in mittelständischen Unternehmen Server nicht immer im abgeschotteten Data Center betrieben werden, hatte FTS auch die Geräusch-Emissionen im Blick. Das Gerät eignet sich mit seinem Schalldruck von 26 dB(A) auch für Büroumgebungen oder Back-Offices. Zu den technischen Details des TX 150 S6 zählt der integrierte Schutz der Platten durch RAID 1 oder RAID 5 mit optionalen Hot-Plug-Funktionen und Hot-Plug-Netzteilen. Als Massenspeicher werden standardmäßig 500 GB Sata-Festplatte mit 7200 U/Min verbaut. Diese benötigen aufgrund der niedrigeren Drehzahl auch weniger an Energie.
Um den Energieverbrauch im Vorfeld bestimmen zu können, liefert der Hersteller ein passendes Tool, den "Power Calculator". Mit ihm lässt sich der Verbrauch einzelner Server-Modelle annähernd ermitteln. Im Power Calculator kann der Anwender festlegen, wie stark der Server ausgelastet ist und wie er konfiguriert ist - daraus wird ein durchschnittlicher Verbrauch ermittelt. Darüber hinaus hat FTS ein eigene Initiative "Green IT-Label" ins Leben gerufen. Dabei untersucht und bewertet der Hersteller die eigenen Systeme auf Umweltverträglichkeit anhand von 25 Kriterien.
Acer: Altos G540 M2
Acer präsentiert im April eine Serie an neuen Servern, die allesamt mit dem Intel Xeon Nehalem ausgestattet sind. Der Acer Altos G540 M2 zielt als universeller Tower-Server auf den Einsatz für DNS-Dienste, Domain Controller oder für die Dateiverwaltung sowie Druck- und Faxdienste für Workgroups. Die Rack-Serie beginnt mit dem Acer Altos R520 M2, einem Server mit 1 HE-Formfaktor für den Einsatz in unterschiedlichsten Umgebungen. Mit dem Acer Altos R720 M2, einem High Density-Server mit 2 HE-Formfaktor, adressiert der Hersteller Web- und Netzwerk-Infrastrukturen für mittelständische und große Unternehmen. Mit dem Highend-Modell, dem Altos R920, hat Acer einen Six- und Quad-Core-Server für höchste Zuverlässigkeit im Angebot.
Die Rechner verfügen über zwölf DIMM-Sockel für insgesamt 96 GB DDR3-Hauptspeicher und die gängigen Serverbaugruppen samt Netzwerkanbindung. In Hinblick auf die Energiesparoptionen ist wenig zu erfahren. Acer erklärt lediglich, dass etwa der Altos R520 M2 über ein Netzteil mit einem Wirkungsgrad von 80 Prozent (G540: 85 Prozent) und ein intelligent gestaltetes Kühlsystem verfüge. Das Netzteil des Highend-Modells R920 verfügt über 1570 Watt. Mehr als zwei dieser Systeme sind daher nicht an einem gängigen 16 A-Stromkreis zu betreiben.
Sun: Sun Fire X2270
Sun (oder künftig Oracle) hat derzeit vier Rack-Systeme mit Xeon-Nehalem-Prozessoren im Angebot. Dies sind die Modelle Sun Fire X2270, X4170, X4270 und X4275. Die unterschiedlichen Konfigurationen zielen auf ebenso unterschiedliche Einsatzzwecke. Der Sun Fire X2270 etwa kann als Zweiwege-System mit vier bis acht Cores ausgestattet werden. Er soll nach Angaben von Sun besonders für speicherintensive Anwendungen geeignet sein. Die weiteren Modelle zielen vor allem auf Virtualisierungs-Szenarien (X4270), den Einsatz für Multimedia und Data Warehousing (X4275) oder zeichnen sich durch einen besonders niedrigen Platzbedarf aufgrund des flachem 1 RU-Design aus (X4170). Aus diesem Portfolio haben wir den Sun Fire X2270 Server als universelles Modell herausgegriffen. Laut Sun ist das System vor allem für die Anwendungsfelder IT Infrastructure, Messaging/Collaboration, File-, Print-, Web-Server oder Design und Automation ausgelegt. Alle weiteren Rechner diese Reihe zielen auf speziellere Einsatzgebiete.
Der X2270 kann mit unterschiedlichen Xeon-CPUs der Nehalem Reihe bestückt werden. Deren Strombedarf liegt zwischen 60 Watt für den L5520 und 95 Watt für die Modelle X5550 und X5570. Die Speicherausstattung wird mit zwölf DDR3 DIMMs mit maximal 96 GB angegeben. Ferner können bis zu vier Hot-plugable 3,5-Zoll-Sata-Festplatten mit insgesamt 4 TB verwendet werden. Ansonsten weist das System zwei Netzwerkports, fünf USB-Ports und einen PCIe 2.0 Steckplatz auf. Um den Stromverbrauch gering zu halten, können auch Flash-Drives als Festplattenersatz verwendet werden. Durch einen hybriden Ansatz mit günstigen Sata-Platten mit 5400 Umdrehungen/Minute und einem Flash-Cache lassen sich außerdem die Kosten für die Platten senken.
Zur Ermittlung des Energiebedarfs liefert Sun einen Power Calculator. Zu den Einstellparametern zählen der Typ und die Menge der CPUs, die des Speichers, der Festplatten, der PCI-Express Karten und die geschätzte Arbeitslast des Systems. Für einen X2270-Server mit zwei CPUs vom Typ X5570, 2,93 GHz, zwölf DIMM-Speicherbausteinen, zwei Sata-Platten, einer PCIe-Karte und 100 Prozent Last ermittelt der Power Calculator einen durchaus akzeptablen Wert von 330 Watt. Einen SPECpower-Benchmarkt gibt es nur für ältere Sun-Modelle wie etwa den Sun Nextra X4250 mit Xeon L5408 und dem Wert 600.
Dell: T610
Dell erweiterte bereits vor mehreren Wochen sein Portfolio der PowerEdge-Server um Modelle mit dem Intel-Nehalem-Prozessor. Dazu gehören die Blade-Systeme M610 und M710, die Rack-Modelle PowerEdge R710 und PowerEdge R610 sowie der PowerEdge T610-Tower. Der T610 eignet sich laut Dell "hervorragend für kleine und mittelständische Unternehmen". Daher haben wir uns dieses Modell näher angesehen. Es lässt sich mit zwei CPUs und mit bis zu 96 GB RAM ausstatten und verfügt ferner über acht Laufwerksschächte für 2,5- oder 3,5-Zoll-Festplatten. Auch die weiteren Eigenschaften wie Netzwerkanschluss oder Grafik entsprechen den gängigen Werten.
Hinsichtlich der Energieeffizienz gibt es von Dell leider kaum Aussagen. Der Website ist lediglich zu entnehmen, dass man energieoptimierte Technologie einsetze, die wiederum zu einer Reduzierung des Energieverbrauchs bei gleichzeitig Leistungssteigerung beitrage. Zu den Verbesserungen gehören demnach effiziente Netzteile mit der richtigen Kapazität für die Systemanforderungen, ein effizientes Systemdesign, Richtlinien für die Steuerung der Stromversorgung und Wärmeabgabe sowie besonders wirtschaftliche, auf Standards basierende "Energy-Smart"-Komponenten. Dem Datenblatt ist zu entnehmen, dass für den Rechner zwei redundante Hot-Plug-fähige Netzteile ("Energy Smart-Netzteil") verfügbar sind: 570 Watt oder zwei Hot-Plug-fähige Netzteile mit 870 Watt.
Unsere Meinung: Mit 870 Watt gehört das Modell kaum zu den Stromsparern. Eine intelligente Drosselung sollte selbstverständlich sein. Um dennoch etwas mehr über die Energiefunktionen der Dell-Systeme in Erfahrung zu bringen, betrachteten wir die Prozessoren. Alle neuen Dell-Rechner sind mit einem Prozessor aus der Xeon-5500-Reihe ausgestattet. Die Modelle der 5500-Serie unterscheiden sich im Hinblick auf mehrere Leistungsparameter wie beispielsweise die Taktung. Unterschiede gibt es auch bezüglich der Energieeffizienz. Somit erben alle Rechner mit dem Xeon 5500 (Nehalem) eine Reihe an Vorkehrungen zum Stromsparen.
Fazit
Hewlett-Packard, IBM, Fujitsu und Sun liefern mit ihren Servern allesamt umfangreiche Tools und Unterstützung, um den Energieverbrauch zu kontrollieren und zu senken. Das untersuchte Modell von Fujitsu Technology Solutions (FTS) verwendet noch nicht Intels jüngste Nehalem-Architektur und dessen Funktionen zur Energieeffizienz. Server von Acer und Dell fallen im Vergleich etwas ab: Die Hersteller verraten wenig Konkretes zum Thema Energiesparen. Betrachtet man etwa die Netzteile beider Anbieter, ist es mit der Energieeffizienz noch nicht weit her. (Johann Baumeister, PC-Welt,wh)