Datacenters: straks meer geld kwijt aan energie dan aan hardware

2007 wordt een gedenkwaardig jaar. Voor het eerst zullen de energiekosten van datacenters de afschrijfkosten van apparatuur overstijgen. Zowel vanuit milieuaspecten als vanuit efficiëntie-overwegingen verdient het energieverslindende datacenter een grondige herbezinning. (door Fred van der Molen)

"Warmte is een enorm probleem aan het worden in datacenters. Een half jaar geleden is bij een bank de sprinklerinstallatie aangesprongen omdat een van de switches begon te smelten." Jack van Driel, chief technology officer bij IBM Benelux, kan talloze voorbeelden opsommen. De wijze waarop in datacenters met energie wordt omgesprongen grenst volgens hem aan waanzin.

Rem op ontwikkeling
Een fundamentele heroriëntatie op het energiegebruik van computersystemen is volgens Van Driel om minstens twee redenen nodig. In de eerste plaats zal het aantal it-systemen flink toenemen. Daarbij zijn we op een punt beland dat de warmteafgifte de technologische ontwikkeling gaat remmen.

Van Driel: "Het is heel simpel. Snelheid gaat gepaard met warmte. We zitten nu op een punt dat er relatief veel meer warmte vrijkomt als de snelheid iets omhoog gaat. Racksystemen kunnen al niet meer geheel gevuld worden vanwege de warmteontwikkeling. Die systemen worden ineffectief gekoeld met lucht en vervolgens wordt de airco gebruikt om het hele datacenter te koelen. Als je bij de ‘hotspots' een temperatuur van 30 graden wilt garanderen, zijn er ook plekken waar het 5 graden is. Feitelijk wordt de hele airco afgestemd op die ene hotspot."

IBM levert sinds kort watergekoelde achterwanden voor zijn racksystemen om de warmte effectiever af te voeren. "Daarmee kunnen we de warmte afvoeren. Dat scheelt snel zo'n 30 procent in koelingskosten. Maar volgens Van Driel is dat maar het begin. De bron zelf moet aangepakt. Zijn bedrijf zet met The Big Green Initiative in op een radicale aanpak van het energiegebruik. Het komende jaar maakt IBM daar 1 miljard dollar voor vrij. Industriebreed streeft het samenwerkingsverband ‘The Green Grid' hetzelfde doel na.

Het kwartje is dus eindelijk gevallen. Energiebesparing en duurzaamheid wordt een factor in de it-industrie. Natuurlijk speelt toenemend milieubewustzijn - het Al Gore effect - daarbij een rol. Maar wat erg helpt, is dat - zelfs in de VS - de energiekosten de pan uitrijzen en dat warmteproductie verdere schaalverkleining in de weg zit.

In de kinderschoenen
Op de keper beschouwd staat het denken over energiebesparing nog in de kinderschoenen. Van Driel is de eerste dat te bevestigen. Zijn bedrijf heeft nu grote researchprogramma's lopen om technologieën, van chips tot datacenters, efficiënter te maken. Een ding staat voor hem al als een paal boven water: "We gaan terug naar vloeistofkoeling." In een grijs verleden waren alle grote IBM-systemen daarmee uitgerust.

Enorme efficiëntiewinst is nog in de processorarchitectuur zelf te vinden. Van Driel: "De meeste chips gebruiken zelfs als ze niets doen al 70 procent van hun vol vermogen. Dit geldt voor alle processoren met algemene taken. In de praktijk wordt 90 procent van de functionaliteit van die chips niet gebruikt. Dure energieverslindende servers worden vaak alleen ingezet om iets banaals simpels als http- of xml-afhandeling te doen. Het is eigenlijk te belachelijk voor woorden. Processoren staan dus voor het grootste deel alleen maar warmte te produceren. Het is alsof je met een kiepauto een brief gaat posten."

Omdat energiekosten tot voor kort bij de computerindustrie en hun afnemers een ondergeschikte rol speelden, heeft volgens Van Driel het ‘pc-denken' norm kunnen worden in het datacentrum: "De trend is één applicatie per server. En die systemen zijn ook nog zo gedimensioneerd dat ze allemaal piekbelastingen aankunnen, springtijscenario's. Al die systemen draaien dus op 10 tot 20 procent van hun capaciteit, terwijl ze ook nog eens 70 procent van hun vermogen opstoken aan warmte. Dan krijg je toch het gevoel dat er iets niet klopt." Met virtualisatie en beter energiemanagement is zowel op het niveau van de chip als het complete serverpark nog een enorme winst te behalen. IBM en Texas Instruments komen binnenkort met aparte chips voor energiebeheer op de markt, die delen van de processor uitschakelen als ze niet worden gebruikt. Met virtualisatie is volgens hem nog veel meer te bereiken als de industrie erin slaagt platformoverstijgende software voor energiebeheer te ontwikkelen. "We moeten naar een vorm van systeemoverstijgend management die automatisch servers uitschakelt of bijschakelt. We moeten veel holistischer gaan kijken naar het totale energiegebruik." Hij voorspelt ten slotte de terugkeer van taakspecifieke processoren. "Ja, ik weet het. We zijn net overgestapt op algemene servers. En nu komt er een gek van IBM vertellen dat we weer terugmoeten naar taakspecifieke systemen. Maar kijk eens naar de Cell-processor in de nieuwe Sony PS3. Dat is zo'n gespecialiseerde processor. Doordat hij is geoptimaliseerd voor een bepaalde functie kan hij honderd keer sneller draaien."

De it-industrie keert kortom in de visie van IBM terug op zijn schreden: centraal beheer, virtualisatie en geoptimaliseerde processoren. Vroeger heette dat een mainframe, niet toevallig een IBM-uitvinding. En de software-industrie? Van Driel zucht: "Daar kunnen ze het woord optimalisatie nog niet eens spellen."