General publications

Datacenter energie efficiëntie

(via ISPToday.nl)

ISPtoday heeft de afgelopen maanden diverse keren aandacht besteed aan datacenter energie efficiency. Wie onderzoek doet naar dat begrip ziet al snel dat dit een typisch containerbegrip is, omdat er veel verschillende zaken toe worden gerekend.

Zo hebben we eerder stilgestaan bij innovatieve oplossingen op het gebied van koelen. Slim koelen leidt tot minder energieverbruik, dus gaat de datacenter (energie) efficiency omhoog. Een andere bijdrage, namelijk werken met kleinere glasvezelverbindingen, beschreven we ook. Dit zorgt dat op rack niveau hiervoor minder ruimte in beslag wordt genomen. Op die manier is de echte server capaciteit per rack te verbeteren en dat leidt ook weer tot een betere benutting van de footprint en dus datacenter efficiency. De servers zelf, die worden net als routers en switches, steeds zuiniger en leveren zo ook hun steentje bij aan datacenter energie efficiëntie. En al lijkt het erop dat inmiddels de grootste verbeteringen zijn gerealiseerd, per hardware release worden nog steeds procenten meer zuinigheid gemeld.

Natuurlijk mogen in dit overzicht van technische vooruitgang virtualisering en cloud niet ontbreken. Beiden hebben al geleid tot een aanzienlijke verbetering van het stroomgebruik – overigens niet alleen op DC niveau, al is dat iets dat nog wel eens wordt vergeten – doordat hardware steeds beter benut kan worden. Gebouwen, infrastructuur, hardware en virtualisering of cloud zijn echter niet de enige terreinen waarop gelet moet worden als het gaat om verbetering van de datacenter efficiency. The next steps of volgende aandachtsgebieden zouden wel eens kunnen zijn:

Ten eerste cloud, maar dan zaken als cloud brokerage. Dit is – zeker vanaf een hoger niveau bekeken – een methode die veel belovend is als het gaat om het beter benutten van grotere capaciteiten. Niet zo zeer een server, maar gewoon hele racks, delen van datacenters en meerdere datacenters tegelijk kunnen hier van profiteren. Partijen die deelnemen aan dit proces werken op die manier aan een betere datacenter efficiency. Cloud brokerage als begrip en in de praktijk is echter weer een ontwikkeling met meerdere definities. Daarom wordt er binnenkort op ISPtoday nog apart aandacht aan besteed.

De andere component is software. Inmiddels komt er meer onderzoek beschikbaar dat antwoord geeft op de vraag waar en hoe hier verbeteringen kunnen worden gerealiseerd. We zien dat ook in Nederland bedrijfsleven, onderzoekers en onderwijs met het nodige enthousiasme dit deelgebied verkennen. Bijzonder actueel voorbeeld is de PAD-SEF wedstrijd, waarvan afgelopen week de winnaar bekend werd gemaakt. Opgave voor de 60 studenten, verdeeld in 10 teams, van de Hogeschool van Amsterdam) was het bouwen van een zuinige video streaming app. Het testen van de app gebeurde door het SEFlab (Software Energy Footprint lab), een langlopend samenwerkingsproject van het CleanTech onderzoeksprogramma van de Hogeschool van Amsterdam en de Software Improvement Group. Het team dat de prijs in de wacht sleepte wist niet alleen een opvallend laag energieverbruik te realiseren, zowel absoluut als in vergelijking het de andere teams (tot 50% beter) maar ook nog eens de streaming server software zeer compact te maken, andere teams hadden 2 keer of meer zoveel opslagruimte nodig.

De wedstrijd illustreert daarmee niet alleen dat slim programmeren loont. Het laat vooral zien dat op dit terrein nog forse verbeteringen tot de mogelijkheden behoren. Dat slimme server software ook bedraagt aan hogere datacenter energie efficiency behoeft hier geen verdere uitleg. ISPtoday zal dit soort ontwikkelingen nauwlettend blijven volgen.

Uitreiking wedstrijd studenten

pas-sef

Studenten aan de HvA nemen prijzen in ontvangst na wedstrijd over het meten van het stroomverbruik van virtual machines

Literatuur studie door Remco Havermans (VU)

Energieprestaties van Software: Hoe meet je dat? In een door Remco Havermans (VU) uitgevoerde literatuurstudie is gekeken naar de huidige stand van het onderzoek. In totaal heeft hij een selectie van 73 artikelen gemaakt uit 662 beschikbare artikelen op het gebied van energie-efficiënte software. Hoewel er veel over geschreven is, is er nog geen eenduidige methode om energieverbruik van software te meten.

Energie efficiënte software kan als volgt worden omschreven: computersoftware die efficiënt ontwikkeld en gebruikt kan worden met minimale impact op het milieu. Er zijn verschillende motivaties voor groene IT, meestal een duurzame energie strategie. Energie efficiënte software is een steeds vaker besproken onderwerp de afgelopen jaren. “In de periode 2001-2011 werden gemiddeld 3-4 studies per jaar gedaan, terwijl dit in 2012-2014 oploopt tot 11”.

Uit de studie blijkt verder dat er op dit moment nog geen standaard model is om energie efficiëntie te meten, onderzoek naar een dergelijk model is bijvoorbeeld wel onderdeel van het greening the cloud project (http://www.greeningthecloud.nl/). De literatuurstudie bevat een kwantitatieve, systematische beschouwing van de verschillende mogelijkheden die er zijn om energie efficiëntie te meten, elk in hun eigen context. Centrale vraag in de literatuurstudie is geweest welke verschillende types data relevant zijn om energie efficiëntie van software te meten. Gebruik makend van zoektermen als “energy efficiënt”& “software” heeft Remco 661 artikelen gevonden, waarbij 73 verschillende artikelen het meest relevant en bruikbaar bleken voor gebruik in de studie.

Uit de artikelen bleek dat er honderden variabelen (meer specifiek 282) zijn om energie efficiëntie van software te meten. De studies die netwerk gebruiken kijken bijvoorbeeld naar de snelheid, frequentie van updates, of de grootte van de verstuurde data (meer data is soms voordeliger). De meeste studies zijn voor analyse achteraf, al is het doel natuurlijk om een ‘slim’ programma te maken, de focus is meestal op het berekenen of voorspellen van het verbruik. Wat de studies wel doen is kijken hoe hardware componenten invloed hebben op het energie verbruik.

De literatuurstudie is voornamelijk een kwantitatieve weergave van de aanwezige literatuur en gaat specifiek in op meetmethodes en hun samenhang. De conclusie bevat een aanbeveling om nader onderzoek te doen naar het combineren van de verschillende in het artikel genoemde methodes.

De literatuurstudie is te vinden op deze site onder het kopje ‘publications’.

Meten aan software in het Greenlab

IMG_2880Hoe presteert mijn software? Zijn er manieren om software efficiënter te ontwerpen? Welke ontwerp strategieën kan ik toepassen? Dit zijn vragen die concreet kunnen worden gesteld door metingen uit te voeren bij de GreenLab course van de VU. Studenten Mylene van der Koogh, Roberto Verdecchia (VU) hebben er concreet ervaring mee opgedaan.

De Greenlab course is een keuzevak bij de VU, dat Mylene en Roberto

als onderdeel van hun studies Artificiële Intelligentie en Software Engineering and Green IT hebben gevolgd. Het Greenlab biedt een meetfaciliteit, ontwikkeld door het Software Energy Footprint lab van de Hogeschool van Amsterdam, om gedetailleerd stroomverbruik te meten die software op hardware veroorzaakt.

De opzet van de studie die Mylene en Roberto hebben uitgevoerd was om het stroomverbruik van virtualisatie en query frameworks te achterhalen middels het uitlezen van sensoren die direct op de hardware zijn geplaatst.

De generieke conclusie is dat elk framework is ontwikkeld met een bepaald doel en zich in energie footprint ook zo gedraagt. Een ander onderdeel was het onderzoek naar energieverbruik van individuele SQL statements. Wat hier naar voren kwam was bijvoorbeeld dat update statements meer stroom verbruiken, doordat er veel ‘lees en schrijf’ acties nodig zijn. Een andere conclusie die logisch klinkt is dat hoe langer een query nodig heeft om te draaien, hoe hoger het stroomverbruik. Alhoewel dit logisch klinkt moest dit natuurlijk nog wel kunnen worden aangetoond. Een andere test ging over tabel groottes, de conclusie is hier dat grotere tabellen meer tijd kosten om over te dragen. De hoofdconclusie is dat er een relatie is aan te tonen tussen performance en stroomverbruik van componenten.

Voor de tests werd de watts up pro gebruikt, evenals de testopstelling om het stroomverbruik te meten.

De studenten gaven aan dat het greenlab hen de mogelijkheid bood om kennis te maken met het gestructureerd komen tot bevindingen en deze zo specifiek mogelijk op te schrijven. Een mooie vaardigheid om op verder te bouwen!

Meer informatie over de master track is te vinden op de volgende link en bij Prof. Patricia Lago (p.lago@vu.nl)