Wie gut, dass es in der IT Zyklen gibt und wir uns in Wellen motivieren lassen. Schlecht ausgelastete Rechner gibt es seit mindesten zehn Jahren. Nun bringt erprobte Technik unter neuem Etikett den gewünschten Erfolg. Zumindest wenn man richtig rechnet.

Die Verwirrung rührt daher, dass Hersteller heute unter „grüner IT“ viele Effekte zusammenpacken, die schon seit 20 Jahren bekannt sind. Sie haben auch immer schonmassiv Energie gespart. Nur hat sich früher kaum jemand für diese Argumente interessiert, da Energie billig war.

Viele Wege, ein Ziel

Energie-Einsparung ist auf vielen Wegen zu erreichen, nicht nur durch stromsparende Server gleicher Leistung. Der effektivste Weg – seit langem bekannt – ist, dass man schlecht ausgelastete Anlagen auf einen stärkeren Rechner portiert und dann die separat laufenden Anwendungen innerhalb virtueller Maschinen auf einer einzigen Hardware betreibt. Vor etwa 30 Jahren führte IBM diese Technik aus den 50er Jahren unter dem Namen VM (virtual machines) auf dem Markt ein und nutzt diese reine Softwarelösung auf ihren Mainframes seit etwa 1980 ohne großes Aufsehen. Anfängliche Versuche, dieses Prinzip unter dem Namen VM-PC auf Intel-Rechner zu übertragen, verliefen vor 20 Jahren im Sande, da die Prozessor-,Memory- und externen Speicher überfordert waren. Seit kurzem feiert die Virtualisierung nun frohe Wiederkehr. VMware, Logical Domains, Win4Lin, Open VZ, Solaris Containers, FreeBSD Jails, Xen, Virtual PC oder Virtual Box sind nur einige der Software-Namen, die für die verschiedensten Virtualisierungs-Stufen und -Intensitäten stehen. Gemeinsam ist ihnen, dass die Hardware besser ausgelastet wird, weil die Ressourcenbelastung der verschiedenen Anwendungen sich weitgehend ausgleicht. Damit gibt es weniger Leerlauf innerhalb des Prozessors, auf dem Bus zu den verschiedenen Cache-Levels und auf dem Datenpfad zur gesamten Speicherhierarchie über das Memory bis zu den externen Speichern, wie NAS oder SAN. Ganz natürlich führt dies auch zu einer Energie-Einsparung, wenn man zum Beispiel die Serverzahl um30 oder gar 50 Prozent reduzieren kann. Zwar verbrauchen die verbliebenen Server mehr Strom wegen der höheren Last, insgesamt spart man dennoch.

Rückblick

Im ersten Teil dieses Beitrages wurden die Parameter und Kriterien erörtert, die beim reinen Energievergleich von IT-Betrieben zu berücksichtigen sind. Die bei der Virtualisierung wichtigen sollen hier nochmals unter die Lupe genommen werden.

Leistungsfähigkeit:
Man könnte einfach die einzelnen Anwendungen von unausgelasteten Servern auf solchen gleicher Art zusammenfassen, die dann hochausgelastet wären. Das ist auch in vielen Fällen so möglich. Doch sind nicht alle älteren Server von der Mainboard- und Elementenstruktur her geeignet, den Softwareanforderungen durch virtuelle Betriebssysteme zu genügen, selbst wenn der Prozessor das schaffen würde. Daher rechnen wir bei der Virtualisierung mit einer Neu-Investition in Hardware.

Architektur:
Die virtuelle Betriebsweise erfordert den Einsatz weiterentwickelter Architektur von Betriebssystem-Komponenten und Middleware und somit auch ein erweitertes Systemwissen der Spezialisten. Das bedingt Kosten durch Schulung, Tests, Training und Zeitverlust.

Softwarekosten:
Zu der im ersten Beispiel vorausgesetzten Software kommt hier die Virtualisierungssoftware hinzu. Auf der anderen  Seite fällt die gesamte Software für die nicht mehr genutzten Server weg, also 30 oder 50 Prozent – wenn der Software-Rahmenvertrag dies erlaubt. Oder man verkauft die Lizenzen auf dem Gebraucht-Software-Markt. Manchmal wird die Software-Ersparnis sogar noch höher sein als jene durch die ausgesteuerten Server.

Rechnerlast:
Die Workload der neuen Rechner wird sich bei einer Virtualisierung einmal um die Last der neu hinzugekommenen Anwendungen erhöhen. Außerdem erfordern der Sockel des VM-Systems und die ständig erfolgende Laststeuerung zusätzlich einen Overhead, der diese Summe noch erhöht. Im Übrigen nehmen wir das Verhältnis von Voll- zu Halb-Last-Zeiten wie im ersten Beispiel.

Virtualisierung:
Außer den bereits erwähnten Faktoren schlägt hier vor allem das Projekt zur Umstellung vom bisherigen Mono-Betrieb auf den künftigen Multi-Betrieb zu Buche. Auch wenn die Virtualisierungssoftware inzwischen einen hohen Reifegrad besitzt, sind die Versprechungen der Anbieter mit Vorsicht zu genießen. Die alten Anwendungen einfach 1 zu 1 in eine virtualisierte Umgebung zu portieren, wird in den seltensten Fällen fehlerfrei gelingen. Meistens sind Anpassungen im Detail notwendig, die man vorher kaum genau identifizieren und vom Aufwand her abschätzen kann. Umfangreiche Testläufe mit stufenweise mehr Anwendungen auf den neuen Servern sind unumgänglich und bei jedem neu zugeladenen Anwendungsprozess ergeben sich neue Konstellationen, die häufig ein Eingreifen der Systemspezialisten und Anwendungsprogrammierer nötig machen. Diese Projektkosten einschließlich Schulung, Training und der Arbeiten zu Tests sowie der Nachkontrolle (Audit) gehen zu Lasten der Virtualisierung, verteuern sie undmüssen über die Laufzeit abgeschrieben werden. Auch wenn man sie buchhalterisch und steuerlich ganz im ersten Jahr verdauen könnte, werden wir sie zu Vergleichszwecken auf die fünf Jahre Laufzeit in unserem Beispiel verteilen.

Weitere Kriterien

Zu Umstellungszeitpunkt, Abschreibungsdauer, Interner Zinsfuß, Energiepreis, Recycling und steuerliche Effekte ergeben sich gegenüber dem ersten Beispiel keine Abweichungen oder Besonderheiten. Bei den Klimakosten sind hinsichtlich des Energieverbrauchs die gleichen Einsparungen zu erwarten wie für den Betriebsstrom. Allerdings ergeben sich zusätzliche Einsparungen durch eine verkleinerte Klimaanlage, da weniger Wärme abzuführen ist.

Personalkosten:
Wenn mit dem Umstieg auf den virtualisierten Betrieb die Rechnerkapazitäten konsolidiert werden, gibt es zwar insgesamt weniger Prozessoren, aber es werden mehr Prozessoren pro Rechner eingesetzt. Das erfordert eine feinere Steuerung der einzelnen Workloads (Balancing) mit höheren Ansprüchen an die betreffenden Administratoren und Systemspezialisten. Es werden neue oder zusätzliche System-Software-Produkte genutzt, die oft höhere Qualifikationen, jedenfalls aber anderen Wissensstand und zusätzliches Training erfordern und daher tendenziell zunächst Schulungskosten und dann teurere Personen, möglicherweise sogar Recruiting-Aufwand, erfordern.

Herstellung:
Bei der Virtualisierung werden viel alte durch eine kleinere Anzahl neue Anlagen ersetzt. Diese müssen erst einmal hergestellt werden, was die Umwelt und Ressourcen – wenn auch meist in Asien oder USA – belastet. Wir sollten dies unbedingt im Hinterkopf behalten. Anders als im ersten Beispiel sind die neuen Anlagen deutlich teurer, weil leistungsfähiger. Dieser Preisaufschlag hat aber nichts mit dem von manchen Herstellern, verlangten Mehrpreis für „grüne IT-Anlagen“ zu tun. Solche Anbieter lassen sich derzeit gerne die reine Energie-Effizienzsteigerung bei gleicher Leistung bezahlen. Als Preistreiber sehen wir dagegen die effizientere Technik und die höhere Leistung. Welchen Anteil diese beiden im Verhältnis zur „grünen“ Preissteigerungskomponente haben, kann man leider weder im Listen- noch im Verhandlungspreis feststellen. Man muss sich mit dem Verkäufer auf eine gemeinsame Annahme einigen.

Beispielrechnung

Wenden wir uns nach diesen grundsätzlichen Kriterien nun dem konkreten Beispiel zu, das mit dem Rechenzentrum des ersten Beispiels sehr eng verwandt ist und dennoch zu ganz anderen Ergebnissen führt. Im Rechenzentrum werden 100 alte Server durch 50 neue abgelöst. Die alten haben pro Stück 4.500 Euro gekostet, die neuen sollen 7.000 Euro kosten. Das jährliche Abschreibungsvolumen fällt von 90.000 auf 70.000 Euro. Die darauf entfallende Zinslast beläuft sich bei einem internen Satz von sechs Prozent auf jährlich 10.500 Euro gegenüber 12.900 Euro ohne Virtualisierung und 13.500 Euro bei der abzulösenden Anlage. Der Stromverbrauch unterVolllast leitet sich aus der Leistungsaufnahme von 400 Watt bei den alten und 500Watt bei den neuen Servern ab. Er beträgt beim neuen zwar 25 Prozent mehr als beim alten Gerät, da es vielleicht 50 oder 100 Prozent leistungsfähiger ist – aber eben nur bei der halben Anzahl an Geräten. Entsprechend ist auch der Stromverbrauch bei halber Last mit 70 Prozent der Volllast ähnlich wie im ersten Beispiel. Und da die konsolidierte Arbeitslast den neuen Anlagentyp noch bei Weitem nicht „zu“ macht, kann auch die Lastverteilung über den Tag mit 14 zu 10 Stunden gleich bleiben. Die Auslastung des neuen Serverparks ist allerdings mit 70 Prozent mehr als die doppelte Last der alten Server, da die virtuellen Effekte zusätzliche Last bringen. Hier kommt der Nutzen der Virtualisierung deutlich zum Vorschein: statt vieler kaum belasteter Maschinen hat man nur halb so viele, die aber viel stärker genutzt werden. Der Minderverbrauch an Strom beträgt nun etwa 33 Prozent statt 30 (ohne Virtualisierung) und damit sinkt die Energierechnung für Betrieb und Klima auf 72 Prozent – gegenüber 75 Prozent ohne Virtualisierung. Eine Strompreiserhöhung um einen Cent ist dabei schon mit eingerechnet.

Doppelte Leistung, doppelte Kosten?

Die Kosten für System- und Basis-Software sollten sich um circa 40 Prozent vermindern, wenn nach Prozessoren oder Leistungsstärke der Rechner bemessen wird. Zwar sind die neuen Rechner zusammen nur knapp 30 Prozent schwächer, doch gibt es bei den Softwarepreisen oft eine Größendegression: doppelte Leistung verursacht nicht doppelte Kosten. Da außerdem die Virtualisierungs-Software hinzukommt, wird man dennoch einiges mehr aufwenden müssen. Wir rechnen hier mit einer Reduzierung um insgesamt 25 Prozent. Auch hierin sind die Software-Wartungskosten anteilig bereits enthalten. Der Jahresbetrag setzt sich zusammen aus Kaufpreis-Abschreibung, Verzinsung, Wartung, gegebenenfalls Freijahren, eventuell stattdessen auch Miete oder Leasingraten. Ein weiterer Effekt geht von der Klima-Technik aus, die deutlich weniger beansprucht wird. Überschüssig werdende Kapazität kann für andere Zwecke eingesetzt oder abgebaut werden, neue Geräte können geringer dimensioniert werden. Den Minderbedarf an Abschreibungen, Zinsen und Wartungskosten setzen wir hier mit 50 Prozent an. Auch bei Raumfläche, -pflege und –sicherheit ergeben sich deutliche Einsparungen. Bei den Personalkosten nehmen wir vorsichtshalber aber nur eine Ermäßigung um ein Drittel an, weil zwar weniger, dafür aber teurere Kräfte eingesetzt werden müssen. Die Virtualisierung der alten Anwendungen erfolgt in einem Projekt, das im wesentlichen Personalaufwand, sowie Testzeiten und Abnahme durch die Anwender beinhaltet. Damit kommen deutlich höhere Kosten als beim ersten Beispiel hinzu, die wir auf 200.000 Euro beziffern. Diese Summe wird ebenfalls auf fünf Jahre verteilt, so dass auf jedes Jahr 40.000 Euro entfallen.

Vorteil Virtualisierung

Die vorzeitige Außer-Dienst-Stellung der Altgeräte wirkt sich genau so aus, wie beim ersten Beispiel: wir rechnen nach Verkauf der altenAnlagenmit einemabzuschreibenden Volumen von 216.000 Euro, einer Abschreibungszeit von fünf Jahren und einer AfA von 43.000 Euro pro Jahr. Auch hier ist die ursprüngliche Investition statt in fünf erst in sieben Jahren zurückgeführt, wozu die Unternehmensleitung sicher zustimmen muss. Falls sie das nicht tut, muss man über drei Jahre abschreiben, so dass die Regelzeit von fünf Jahren eingehalten wird und die grüne IT sich wiederumverteuert. Auch die Zinsen für den Restwert von 216.000 Euro müssen wie bisher schon mit sechs Prozent vom halben Betrag fünf Jahre lang mit jeweils 6.480 Euro berücksichtigt werden. Rechnet man alles zusammen, so ergibt sich bei der Virtualisierung nun eindeutlicher Vorteil in Höhe von rund 57.000 Euro pro Jahr gegenüber der alten Serverfarm. Er errechnet sich aus knapp 90.000 Euro Mehrkosten, denen an andere Stelle Einsparungen von 147.000 Euro gegenüber stehen. Nur etwa 22.000 Euro sind dabei auf Energieeinsparung zu buchen und dieser Betrag verringert sich von Jahr zu Jahr durch die steigenden Kilowatt-Preise.

Fazit

Auch in diesem Beispiel kann man an den einzelnen Stellhebeln noch drehen, um das Endergebnis zu verbessern. Neben dem genau zu ermittelnden Energiepreis am Ort des Geschehens kommt den Verhandlungen mit den Lieferanten wohl die Hauptrolle zu. Welche Server genau eingesetzt werden und wie der Restwert der alten Anlage zu verwerten ist, das sind Themen für den Hersteller. Ein weiteres Feld sind die Personal und sonstigen Aufwendungen im Zusammenhang mit der Umstellung, die auch die Auswahl der Software zur Virtualisierung beeinflussen. Daneben gelten die schon im ersten Beispiel erwähnten Faktoren weiter: Lastverhältnisse vor und nach der Zusammenführung, Feinsteuerung der neuen Prozessoren und Komponenten zum Energiesparen, Wahl des richtigen Austauschzeitpunktes spielen hier die gleiche Rolle wie dort. Allerdings hat man die schon im Beispiel errechneten Vorteile quasi sicher in der Tasche und kann damit feststellen, dass sich Virtualisierung lohnt, wenn auch nicht in erster Linie weil sie „grün“ ist.

JOCHEN MICHELS

Diesen Artikel finden Sie auch in der Ausgabe Juli/August 2008 des it management.