Neue Ansätze für stromsparende Hardware, Teil 1 Storage mit weniger Stromverbrauch

Verzweifelt suchen Anwender wie Hersteller gleichermaßen nach neuen Möglichkeiten, Storage stromsparender und damit günstiger zu machen. In einer Artikelreihe sehen wir uns die verschiedenen Ansätze an – von den naheliegenden bis hin zu den Exoten.

Und wir dachten, wir hätten schon viele Daten abzuspeichern. Doch dann kam die künstliche Intelligenz (KI). Sie, egal in welcher Form, muss trainiert werden – wodurch der Begriff „Big Data“ eine ganz neue Bedeutung erhalten hat. Large-Language-Models (LLMs) sind allgegenwärtig und über Suchmaschinen und App-Stores für alle verfügbar – und der generelle Trend lautet: mehr Daten!

Es stellt sich mittlerweile nicht mehr nur die Frage, in welcher Form diese Daten abgelegt werden sollen, sondern noch viel mehr, wie wir das Abspeichern dieser Daten noch bezahlen können sollen. Höhere Kapazitäten für Storage erfordern mehr Strom, doch die Energieverfügbarkeit nimmt ab. Und wird zunehmend teuer. Mittlerweile werden laut IEA rund zwei Prozent der weltweiten Energieerzeugung von Rechenzentren und Übertragungsnetzen verbraucht. In Bezug auf spezifische Workloads prognostiziert McKinsey & Co bis 2030 einen Anstieg der Nachfrage nach generativer KI um 39 Prozent und einen Anstieg der Nachfrage nach anderen Workloads um 16 Prozent für die weltweite Rechenzentrumskapazität.

Deutschland reißt seine Atomkraftwerke gerade alle ab, eine weltweit einzigartige Situation. Wir wissen daher, dass Strom ein rares Gut ist, das immer teurer wird. Uns bleibt nur der Ausweg, Storage billiger zu machen. Massiv billiger zu machen. Das haben natürlich auch die Anbieter von Speichermedien aller Art erkannt. Pure Storage brachte beispielsweise vor mehr als zehn Jahren sein erstes Produkt auf den Markt – ein 5-TB-System. Seitdem hat sich die Kapazität eines einzelnen Systems um mehr als das 1.200-Fache auf 6 PB erhöht. Das Produkt ist jetzt physisch kleiner und benötigt weniger Strom, obwohl es (derzeit) 1.200-mal mehr Kapazität hat. Hätten sich Autos seit 2013 im gleichen Tempo verbessert, könnten wir heute mit einer Tankfüllung in etwa zehn Minuten um die Erde fahren.

Das Sparen beginnt aber bereits dann, wenn weniger Strom verbraucht wird. Entsprechend suchen Labore und Techniker weltweit nach Wegen zur Herstellung von Hardware, die den Energieverbrauch deutlich (!) senken. Der naheliegendste Schritt zielt darauf ab, bestehende Technik aufzurüsten oder neu zu kombinieren. „Eine einzelne bahnbrechende Technologie, die kurzfristig für eine Revolution sorgt, ist nicht zu erwarten“, sagt Marius Kowalewski, Manager Solutions Specialists & Architects Germany bei NetApp. „Energieeffizienz im Datenumfeld entsteht vielmehr durch das effiziente Zusammenspiel aus moderner Hardware, intelligenter Software und nachhaltigen Prozessen. Allerdings wurde schon oft bewiesen, dass selbst ausgereifte Technologien noch Potenzial zur Optimierung bieten.“

Markus Grau, Enterprise Architect im CTO-Office bei Pure Storage, bestätigt: „Der Energieverbrauch in Rechenzentren steigt weltweit dramatisch an und führt zu zunehmend ernsten Problemen bei der Energieverfügbarkeit. Unternehmen und öffentliche Einrichtungen sind verpflichtet, in ihren Rechenzentren die energieeffizientesten Technologien zu implementieren und zu nutzen. Um dies zu verbessern, muss ein breiter Fokus auf die Optimierung der Beziehung zwischen Hardware und Software, intelligentem Energiemanagement und Kühlung gelegt werden.“

Auf den Punkt bringt es Michael Georgi, CTO IT Solution Germany, Huawei Technologies: „Der Schlüssel liegt in der tiefen Integration von Hardware und Software. Anstatt allgemeine Bausteine lose zu kombinieren, entwickeln wir eng verzahnte Systeme, in denen die Komponenten optimal zusammenspielen. Das Ergebnis sind weniger Hardwarekomponenten bei gleicher oder sogar höherer Leistung.“

Darüber hinaus gibt es umfangreiche Bemühungen, den Energiebedarf von Datenspeichern wie Hard Disk Drives (HDDs), Solid-State Drives (SSDs) und RAM zu reduzieren. Dabei setzen die verschiedenen Ansätze auf neue Materialien, Architekturen und Optimierungen. „Anders als Storage, das auf Enterprise-Festplatten basiert, ist unser Silent Brick Max Air mit Standard-SATA-Disks und aufwändigem Energiemanagement ausgestattet. Im Air-Gap oder als deaktiviertes Volume im VTL-Modus lässt sich durch Abschalten der meisten elektrischen Komponenten der Energieverbrauch so auf ein Minimum reduzieren“, erklärte beispielsweise Roland Stritt, CRO bei FAST LTA gegenüber Storage-Insider. „Bei großen Systemen lassen sich über die Lebensdauer so bis zu hunderttausende an Euro an Energiekosten einsparen.“

Kurzfristig mag das helfen, mittel- und langfristig aber braucht es keine evolutionären Schritte hin zu immer weniger Stromverbrauch, es braucht vielmehr eine echte Energie-Revolution. Im Folgenden stelle ich die wichtigsten Ansätze vor, die auf aktuellen Technologien und Entwicklungen basieren. Im zweiten und vor allem dritten Teil dieser kleinen Artikelreihe behandeln wir dann teils noch experimentelle Wege, die sogar einen Stromverbrauch von null versprechen.

(ID:50600821)