Cloud-Computing: EU-Forschungsprojekt senkt Energieverbrauch um 90 Prozent

Energetisch auf Wolke Sieben: Den Energiebedarf um 90 Prozent zu senken, wünscht sich jeder Unternehmer.

Für Cloud-Computing-Rechenzentren könnte dieser Traum bald Wirklichkeit werden, wie die ersten Messungen des europäischen Forschungsprojekts „Euro-Cloud“ zeigen. Grund für den geringeren Energiebedarf ist der Einsatz von energieeffizienten Technologien aus dem Mobilfunk.

Bei dem derzeitigen Stromverbrauch von Cloud-Computing Rechenzentren, der mit dem Verbrauch von 40 000 Haushalten vergleichbar ist, dürfte sich die neue Technik auszahlen und für Kunden Milliardeneinsparungen bedeuten. Dass Innovationen nötig sind, zeigt die Entwicklung des digitalen Datenverkehrs: Er soll  bis 2020 um 1 844 Prozent ansteigen soll. Bei dem jetzigen Technikstand würden die Stromversorgung und Kühlung der Rechenzentren unerschwinglich werden.

Digitale Agenda: EU fördert Forschung zu einer umweltfreundlicheren „Cloud“

Ein spezieller 3D-Mikrochip, der derzeit in einem EU-geförderten Forschungsvorhaben entwickelt wird, dürfte die Elektrizitäts- und Installationskosten von Servern in Cloud-Computing-Rechenzentren drastisch verringern und die Stellung Europas als Vorreiter in der umweltfreundlichen Computertechnik weiter untermauern.

Rechenzentren für das Cloud-Computing – die oftmals Tausende Server an einem Ort umfassen – können die Größe eines Fußballfelds und den Stromverbrauch von 40 0000 Haushalten aufweisen. Sie bilden die Grundlage der Cloud-Computing-Revolution und sind daher für Verbraucherdienste wie Facebook, Gmail, Spotify und mobile Apps sowie für Unternehmensanwendungen wie Kundendatenbanken unverzichtbar.

Im Rahmen des Projekts „EuroCloud“ wurden energieeffiziente Mikroprozessortechnologien aus der Mobilfunktechnik für den Einsatz in viel größerem Maßstab angepasst. Ersten Messungen zufolge können diese Technologien den Energiebedarf gegenüber konventionellen Servern um 90 % senken.

Investitionen in Rechenzentren können so für mehr europäische Unternehmen erschwinglich werden, was das Wachstum dieser Zukunftsbranche ankurbeln könnte. Gleichzeitig könnten die Kunden von Cloud-Computing-Rechenzentren Einsparungen in Milliardenhöhe erzielen.

Neelie Kroes, Vizepräsidentin der Europäischen Kommission, erklärte: „Die heutigen stromhungrigen Cloud-Computing-Rechenzentren sind ökologisch langfristig nicht vertretbar. Genau dieses Energieproblem soll der EuroCloud-Chip lösen. Ich hoffe zudem, dass die Weiterentwicklung des EuroCloud-Chips auch die Position europäischer Unternehmen in einer Branche stärkt, die derzeit von Unternehmen aus anderen Teilen der Welt dominiert wird.”

An dem EuroCloud-Server-Projekt beteiligen sich Forscherinnen und Forscher aus dem Vereinigten Königreich, Belgien, der Schweiz, Finnland und Zypern. In den letzten drei Jahren (1.1.2010–31.12.2012) wurde es mit EU-Mitteln in Höhe von 3,3 Mio. EUR (63 % von insgesamt 5,4 Mio. EUR) gefördert.

Hintergrund

Bis 2020 wird der digitale Datenverkehr ein Volumen von 35 Zettabyte (1 000 000 000 000 000 MB) erreichen – ein Anstieg um 1 844 % gegenüber dem Jahr 2011 (1,8 Zettabyte). Ohne Innovationen wie den EuroCloud-Chip und -Server würden die Stromversorgung und Kühlung dieser Rechenzentren für europäische Unternehmen daher unerschwinglich werden.

Im Rahmen des Projekts EuroCloud werden Server-Chips entwickelt, die den Anschaffungspreis und den Stromverbrauch im Betrieb gegenüber den modernsten heute verfügbaren Technologien um das Zehnfache senken. So können Hunderte von Mikroprozessorkernen in einen einzigen Server eingebaut und Rechenzentren mit einer Million Mikroprozessorkernen eingerichtet werden. Die Entwicklung der 3D-Chip-Server ermöglicht es, in Europa äußerst effiziente, umweltverträgliche und kompakte Rechenzentren aufzubauen und damit auch umweltfreundliche Cloud-Computing-Dienste anzubieten. Die Vorreiterrolle bei umweltfreundlichen Rechenzentren stärkt zudem die Führungsposition Europas im Bereich der umweltfreundlichen Computertechnik.

Im Rahmen des Projekts EuroCloud-Server sollen energieeffiziente Prozessorkerne und Speicher in unmittelbarer Nähe zueinander dreidimensional integriert werden. Der Zugriff auf den chipinternen Speicher erfordert erheblich weniger Energie, da die physischen Abstände zwischen den Komponenten geringer sind und die Elektronen auf ihrem Weg vom Speicher zum Prozessor weniger „Kreuzungen“ passieren. Zudem wurden im Rahmen des Projekts auch Tools zur Analyse der Gesamtbetriebskosten (Total Cost of Ownership, TCO) für Rechenzentren erarbeitet. Mit ihnen lassen sich die gesamten Lebensdauerkosten von Rechenzentren schon bei ihrer Planung oder beim Server-Entwurf schnell abschätzen.

Die Arbeitsgebiete des Projekts im Einzelnen:

• Spezifikationen für virtuelle Prototypen von 3D-Servern: Zur Ergänzung der Möglichkeiten konventioneller zweidimensionaler Chips werden dreidimensionale Server-Chips entwickelt, die energieeffiziente Mikroprozessoren und integrierte Speicher nutzen („gestapelte 3D-Server-Chips“).

• Merkmale von Cloud-Anwendungen: In Cloud-Rechenzentren betriebene Software hat neue Eigenschaften und erfordert daher auch besondere, optimierte Server-Plattformen. Im Rahmen des Projekts wird das Verhalten von Cloud-Anwendungen – als Grundlage für die Entwicklung des Server-Chips – gemessen und analysiert.

• Spezifikationen für eine skalierbare 3D-Architektur und Energiemanagement: Server-Chips für das Cloud-Computing müssen sowohl zukunftsfähig als auch energieeffizient sein. Im Rahmen des Projekts wird daran gearbeitet, diese beiden Ziele zu erreichen.

• Hierarchien und Verbindungen zwischen den Elementen auf dem Chip: Ein dreidimensionaler Server-Chip bietet einen viel größeren integrierten Speicherplatz. Im Rahmen des Projekts werden neue Methoden für die Organisation und den Zugriff auf den größeren chipinternen Speicher entwickelt.

• Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Fehlertoleranz: Zudem sollen Mechanismen zur Bewältigung der zentralen Herausforderung entwickelt werden, Server in Rechenzentren täglich rund um die Uhr betreiben zu können.

Quelle

Europäische Kommission 2012