Een Moderne Kijk op Duurzaamheid in IT – het MRA Cluster Green Software en het Software Energy Footprint Lab Joost Visser & Bo Merkus 26 November 2013
www.datacenterdynamics.com
Software is key to Green IT Hardware consumes energy why? Because software tells it to.
www.datacenterdynamics.com
Software Development 1964 – resource aware
www.datacenterdynamics.com
Software development Nu – resource agnostic
www.datacenterdynamics.com
Een brede kijk op duurzaamheid in IT • Kijk naar de gehele keten • Datacenters, hardware leveranciers, applicatie-eigenaren, softwareontwikkelaars en gebruikers • Energie-efficiëntie van applicatie- tot datacenterniveau
www.datacenterdynamics.com
Enkele initatieven Knowledge Network Green Software MRA Cluster Groene Software
Software Energy Footprint Register Software Energy Footprint Lab www.datacenterdynamics.com
Knowledge Network Green Software …
…
Knowledge Network
kngs.wikidot.com www.datacenterdynamics.com
Sharing knowledge Creating awareness Joint research
Wat is het MRA Cluster Groene Software? Regionaal technisch-wetenschappelijk cluster • MRA = Metropole Region Amsterdam
Industriegerichte onderzoeksketen • van experimenteel tot praktijkgerichte validatie
www.datacenterdynamics.com
Wat doet het MRA Cluster Groene Software? Doelen • Clusteren van kennis en toponderzoek • Doorbraak innovatie en duurzaamheid
Eco Label
Activiteiten
• Gezamenlijke ontwikkeling en validatie van tools en modellen • R&D projecten, promovendi, afstudeerders • Definiëren toekomststrategie Energy Footprints
Impact • Mogelijke Spin-off’s, • Uitlokken vervolginvestering • Kennisverspreiding
Design strategies www.datacenterdynamics.com
SEFLab DC Toolkit Measurement Model ISO 25010
Software Energy Footprint Register Maintenance Support Licenses Servers Facilities Energy
1 kWh 24 €
Digipoort (Logius)
153,509 kWh
1.27 Wh
34%
DigiD Machtigen (Logius)
12,800 kWh
38 Wh
11%
Mailfilter (SURFnet)
38,397 kWh
0.044 Wh
24%
Software energy footprint user group ICT Milieu Award 2013 www.datacenterdynamics.com
Proces Meetgegevens Utilisatie Verbruik
Deployment-view & scope
Meetplan
Energiemodel
Energieprofiel register Functionele kennis & key-transacties
Opstart
www.datacenterdynamics.com
Datacollectie
Meten / valideren
Rapportage
Biobased materials
Vertical farming
E-mobility
Green IT www.datacenterdynamics.com
Waarom groene software?
Energieverliesketen datacenter
Energiecentrale:
Nuttig gebruik:
100 Watt
<1 Watt
www.datacenterdynamics.com
GREEN
www.datacenterdynamics.com
GreenIT onderzoek HvA Software Energy Footprints
Efficiente electriciteits supply
Duurzame koeling
Wind energie voor DC’s
Energieverliesketen datacenters
IT
Software Energy Footprint Lab
SEFLab
15 www.datacenterdynamics.com
Software Energy Footprint Lab Onderzoeksvraag: Wat is de invloed van software op het energieverbruik van de hardwarecomponenten in servers? Doelen: •Platform voor het testen van software op energieverbruik • Valideren van modelmatige schattingen van energie consumptie • Richtlijnen opstellen voor efficiënte softwareontwikkeling • Werken naar een energielabel voor software Plek waar bedrijven, onderzoekers van universiteiten en studenten elkaar ontmoeten www.datacenterdynamics.com
16
Methode
17 www.datacenterdynamics.com
DELL setup
www.datacenterdynamics.com
SEFLab 2-3 FTE Nu: 2 meetopstellingen: Dell, SUN Binnen een paar maanden: Nieuwe HP server LISA supercomputer node Kerncompetentie: Electrotechnische kennis voor het instrumenteren van servers Partners: IT kennis van software en netwer engineering www.datacenterdynamics.com
19 19
Sensor board development
www.datacenterdynamics.com
HP Setup
www.datacenterdynamics.com
Scenario:
load
idle 22 www.datacenterdynamics.com
Voorbeeld: Application comparison
23 www.datacenterdynamics.com
Energy profiler validatie Doel: Valideren of ‘energy profilers’ betrouwbare waarden geven Verschillende loads: • • •
Idle Full load Variabele load
www.datacenterdynamics.com
Verschillende profilers: Joulemeter EC top …
Virtualisatietechnieken Doel: kwantificeren en vergelijken van het energieverbruik van de overhead van systeem- vs. OSlevel virtualisatie Uitvoeren van een aantal resource intensieve programma’s op: • Het kale OS, • In een Linux container • In een VM,
Performance- en energiemetingen in elk scenario
www.datacenterdynamics.com
Green software best practices Doel: Bepalen van de energy impact van green software best practices uit de praktijk Implementeren van verschillende best practices in eenvoudige software demonstrators Verzamelen van data over het resourcegebruik en energieverbruik van verschillende hardware componenten
www.datacenterdynamics.com
Practice
Description
Category
Use efficient queries
complex queries can be performed to increase the responsiveness of the application at the expense of energy efficiency. Can be useful to avoid unnecessary “ORDER BY” or to use indexes.
Database
Put application to sleep
in order to save energy the application can be put in sleep mode. An event, a signal, or an interrupt can resume the application.
Coding
Keep 3rd party software up-todate
updated 3rd party software can improve performance, quality, security and energy efficiency.
Other
Decrease algorithmic complexity
Despite different algorithms can complete the same task, the way the task is performed can be totally different. Reducing the algorithm complexity can lead to save energy.
Coding
Reduce memory leaks
with memory leaks the application can stall or crash. This unpredictable behavior can alter the energy consumption and, more generally, they must always be avoided.
Memory
Static GUI
Using dynamic animations in GUI are more energy expensive than GUI static counterparts. In fact redrawing an image uses energy both in order to compute it, and in transmitting it to the screen.
Free or unmap the use of unnecessary memory makes the memory consume more Memory unneeded memory energy itself. It can also force the system to use virtual memory. Reduce data redundancy
storage and transportation of redundant data impacts energy efficiency.
Lazy loading
It increases performance deferring the object initialization until it is Coding really needed.
Less frequent/Avoid polling
event based programming avoids a waste of resources involved in doing unnecessary operations. If polling cannot be avoided, it is advised to select a fair time interval.
I/O
Batch I/O
Buffering I/O operations increases energy efficiency; the OS can power down I/O devices when not used.
I/O
…
…
….
Memory
DNS server energy consumption The Domain Name System (DNS) is a critical part of the Internet's infrastructure. It performs the vital service of translating human-readable names like "www.google.com" to machine readable IP addresses. Without DNS 99.9% of users perceive the Internet to be "broken". Since the Internet has become one of our primary needs, it is necessary to have some insight into “the costs” of the Internet infrastructure. Goal: Gain more insight into the energy consumption of DNS resolvers. Research questions: • • • •
Is aggregating resolver functionality at a higher level in a network more energy efficient? Which DNS software (Bind, Unbound, Microsoft) is the most energy efficient ? Can tuning the configuration to use more or less memory for the cache lead energy savings? What is the difference in energy consumption between DNS en DNSSEC
www.datacenterdynamics.com
Datacenter simulatiemodel Doel: Analyse van de IT kostenstructuur van een organisatie en vertaling van energiebesparing op applicatieniveau naar kostenbesparing op organisatieniveau KW/h = indicator voor € Onderzoeksvragen: • Hoe de energie en kostenstromen te modelleren in een organisatie? • Welke variabelen beïnvloeden de impact van applicatie energieverbruik op de kosten in een organisatie? •Wat zijn de eisen aan een tool kostenbesparingen te berekenen? www.datacenterdynamics.com
Gezocht: bedrijven met energievragen over cloud services, zoals… • Virtualisatie oplossingen – Bijv.: Xen, KVM, Hyper-V, Vmware, VirtualBox, etc
• PAAS/SAAS – Bijv.: Multi-tenant SaaS vs. terminal services
• IAAS – Bijv.: Cloudstack vs. Open Stack
www.datacenterdynamics.com
Energie-efficiente cloud services Bijvoorbeeld Infrastructure-as-a-Service: IAAS providers betalen zelf de energierekening Door de snelle groei van IAAS services is het maken van energiezuinige keuzes NU interessant
Mogelijke onderzoeksvragen: •
Energieverbruik OpenStack vs. CloudStack
•
Impact van IAAS architectuurkeuzen en andere configuratiekeuzen op energieverbruik.
•
Ontwikkeling van Power Managers van IAAS distributies
www.datacenterdynamics.com
Knowledge Network Green Software @KNGreenSoftware #KNGS kngs.wikidot.com
Prof. dr ir Joost Visser
[email protected] @jstvssr www.sig.eu +31 20 314 0950
Ir. Bo Merkus
[email protected] @bomerkus www.hva.nl/cleantech www.seflab.com +31 62 115 6138
www.datacenterdynamics.com
