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Eine Serverfarm ist eine Art Cluster, bestehend aus mehreren Servern, die zu einem logischen System verbunden sind. Der Vorteil von Serverfarmen liegt in der zentralen Administration und der horizontalen Skalierbarkeit, die eine schnelle und einfache Anpassung an Wachstum und geänderte Kundenanforderungen durch Hinzufügen eines neuen Servers ermöglichen. Durch redundante Auslegung der Infrastruktur, wie eine doppelteVerkabelung, eine doppelte Energieversorgung und Netzanbindung wird eine hoheAusfallsicherheit erreicht.

Serverfarmen verbessern die Nutzung der IT-Ressourcen, sie erhöhen die Verfügbarkeit, Performance und Sicherheitvon webbasierten Anwendungen. Die parallelen Server-Strukturen ermöglichen den gleichzeitigen Zugriff von vielen Nutzern.

Datenrausch im Wilden Westen

In den USA bauen Google und andere Konzerne einige der größten Serverzentren der Welt. Sie werden bewacht wie Hochsicherheitsgefängnisse. Es ist jedoch schwer, ein Geheimnis zu bewahren, wenn sich dahinter ein riesiges Datenverarbeitungszentrum verbirgt, das mehr als zwei Fußballfelder belegt und mehr Strom verbraucht als das im Jahr 2000 stillgelegte Stahlwerk gleich nebenan.

Auf der Server-Farm geht es zu wie in einem militärischen Sperrbezirk. Ein Wegweiser zur Anlage fehlt, nirgendwo ist ein Firmenschild zu sehen. Ein Rundgang ist zwar möglich, das Betreten der zwei Hauptgebäude mit den Servern ist untersagt. Rund um das Werkgelände patrouillieren Sicherheitsleute; Foto- und Filmaufnahmen der völlig unscheinbaren Hallen sind offiziell nicht erlaubt.

Ein Hauptgrund, weshalb sich Google für diesen Standort entschieden hatte, war der billige und zuverlässige Strom: Server-Farmen sind Stromfresser. Die Abwärme der Server braucht mehr Kühlenergie als die Datenverarbeitung. Zwar fehlen verlässliche Angaben zur Anlage in The Dalles, doch schätzen Experten, dass diese im Vollbetrieb mehr als 100 Megawatt Strom braucht. Der Strom aus den gigantischen Flusskraftwerken am Columbia River kostet im besten Fall ein Viertel so viel wie in Großstädten wie New York oder San Francisco. Aus diesem Grund bauen auch Microsoft und Yahoo ihre neuen Server-Anlagen am Fluss, etwas weiter nördlich in Quincy (Bundesstaat Washington).

Apple expandiert in Oregon. Apple erwarb umgerechnet 81 Hektar Land in Prineville (Oregon) zum Preis von 3,6 Millionen Dollar. Schon jetzt besitzt Apple ein Grundstück mit zugehörigem Datenzentrum in Prineville und genau angrenzend hat das Unternehmen nun den nächsten Grund und Boden gekauft.

Zu den genauen Plänen hat sich Apple nicht geäußert. Es ist jedoch davon auszugehen, dass das neue Grundstück dazu dienen wird, die bisherige Serverfarm zu erweitern. Im April letzten Jahres wurden bereits Pläne bekannt, die von der Erweiterung des Rechenzentrums in Oregon sprachen.

Apple ist übrigens nicht das einzige Unternehmen, welches in Oregon angesiedelt ist und Steuervorteile in Anspruch nimmt. So betreibt unter anderem auch Facebook eine entsprechende Serverfarm in der Region.

Microsofts neuestes Projekt heißt Natick. Das Unternehmen hatte eine Serverkapsel im Pazifik versenkt, um zu testen, ob ganze Rechenzentren im Meer möglich sind.

Microsoft hat Informationen über das Project Natick öffentlich gemacht, dessen erster Test sich mit einem Prototyp in der Auswertungsphase befindet. Die Kapsel war der erste Schritt, um zu prüfen, ob und wie mittelfristig Serverfarmen im Meer realisierbar sind. Zu den Vorteilen zählen eine Wasserkühlung in tieferen und somit kälteren Schichten, kürzere Latenzen vom Datenzentrum zu Küstenstädten und die Nutzung von Meeresströmungen zur Energiegewinnung mit Turbinen.

Die Kapsel wurde mit Dutzenden von Sensoren versehen und im August 2015 einige Meter tief im Pazifik vor der kalifornischen Küste versenkt. Dort operierte der Prototyp vier Monate lang und sammelte Daten, bevor er im November 2015 geborgen und ins Hauptquartier nach Redmond transportiert wurde. Die vorläufigen Resultate zeigen, dass das Project Natick erfolgreicher als erwartet gelaufen sei, eine Vorortwartung durch Microsoft-Techniker etwa war nicht notwendig. Als nächsten Schritt plant Microsoft, mehr und größere Kapseln zu erproben.

Stromfresser Internet

Eine Google-Anfrage, ein Skype-Telefonat oder ein Musikdownload auf Spotify – das alles kostet Strom. Google hat vor einiger Zeit selbst von 0,3 Wattstunden gesprochen – heute ist das ganze bestimmt noch viel effizienter. Je nach Art der Stromerzeugung sind die verursachten CO2-Emmissionen unterschiedlich. In Deutschland bedeuten 0,3 Wattstunden einen ungefähren CO2-Ausstoss von 0,17 Gramm. Allein, die Effizienzgewinne werden durch steigende Datenmengen neutralisiert. Eine Google-Suche wird zwar sauberer, aber auch häufiger.

Laut einer Studie des Fraunhofer Instituts für das Wirtschaftsministerium ist die Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) in Deutschland für circa 10 Prozent des Strombedarfs (nicht des gesamten Energiebedarfs) verantwortlich. Zur IKT zählen unter anderem auch Radio, Telefonie und Fernsehen. In Großbritannien benötigt die Internet-Infrastruktur acht Prozent des gesamten Strombedarfs, das entspricht der Leistung von drei Atomkraftwerken.

Bereits 2012 zeigte eine Studie des Schweizer Bundesamts für Umwelt, dass der Betrieb des Internets pro Jahr rund 4,6 Terawattstunden Strom verbraucht, das sind knapp 8 Prozent des Schweizer Stromverbrauchs. Zum Vergleich: Das Atomkraftwerk Mühleberg produziert rund 3 Terawattstunden pro Jahr.

Durch Cloud Computing und das Internet der Dinge wird der Energiebedarf weiter steigen. Vom Auto bis zur Zahnbürste werden künftig sämtliche Objekte vernetzt und mit dem Internet verbunden sein. Im Jahr 2020, so schätzen Wissenschaftler, werden die Internet- und Telekommunikationstechnik in Deutschland bereits ein Fünftel des gesamten Stromverbrauchs auf sich vereinen.

Der britische Forscher Andrew Ellis warnte jüngst davor, dass das Internet dereinst „rationiert“ werden könnte. „Wir können nicht die ganze zusätzliche Energie erzeugen, deshalb müssen wir den Zugang reduzieren oder restriktiver handhaben, etwa, indem man die Nutzung abliest, sodass die Verbraucher zahlen, was sie nutzen.“ Das Internet würde dann wie Strom oder Wasser mit einem Zähler abgerechnet. Das Netz als knappes Gut?

Ralph Hintemann, Wissenschaftler beim Institut Innovation und Nachhaltigkeit in Berlin, hält das für Panikmache. Im einem Gespräch sagt er: „Die noch vorhandenen technischen Potenziale zur Steigerung der Leistungsfähigkeit von Netzen und Rechenzentren sind enorm. Wir könnten sogar erreichen, dass in Zukunft der Energiebedarf des Internets sinkt, wenn alle technischen Möglichkeiten realisiert werden.“

Google hat 168 Millionen Dollar in das zweitgrößte Solarkraftwerk in der Mojave-Wüste investiert. Die Tech-Giganten setzen in großem Stil auf Öko-Strom. Facebook und Microsoft betreiben ihre Rechenzentren in Iowa mit Windenergie.

Greenpeace USA hat vor kurzem seinen "Click Clean Report" für das Jahr 2015 vorgestellt. Darin schnitten vor allem Apple und Yahoo gut ab. Apples iCloud speist sich zu 100 Prozent aus erneuerbaren Energien. Dagegen setzt Amazon mehrheitlich auf Atom- und Kohlestrom.

Zwar versuchen manche Unternehmen wie Facebook oder Google neue Software und Kühlsysteme zu verwenden, um den Energieverbrauch zu senken, aber die Rechenzentren von Google verbrauchen trotzdem 300 Millionen Watt und die von Facebook 60 Millionen Watt.

Die meisten Unternehmen würden jedoch zögern und weiterhin lieber Energie verschwenden. Nicht einmal die US-Regierung kann erfassen, wie viel Strom ihre eigenen Rechenzentren fressen. Und die sollen sich zwischen 1998 von 432 auf 2.094 im Jahr 2010 vermehrt haben.

Wäre das Internet ein Land, hätte es nach einer Studie von Greenpeace den weltweit sechstgrößten Stromverbrauch. Laut "New York Times" verbrauchen zum Beispiel die Datenzentren von Google so viel Strom wie eine 200.000-Einwohnern-Stadt.

PUE (Power Usage Effectiveness)

Laut Untersuchungen des Uptime Institute (Annual Data Center Industry Survey 2014) lag die durchschnittliche Energieeffizienz von Rechenzentren 2014 bei 1,7. Dieser PUE-Wert als zentrale Kennziffer bedeutet, dass 70 Prozent mehr Strom für Klimatisierung und Infrastruktur benötigt werden als dies für den Betrieb der IT-Systeme allein erforderlich wäre. Werte von 1,5 oder 1,4 gelten in Expertenkreisen als gut. Es gibt aber bereits deutlich effizientere Einrichtungen, die den Wert bis auf 1,2 drücken.

Von RZ-Betreibern werden PUE-Werte gewöhnlich auf Basis einer Vollauslastung bzw. eines optimalen Betriebspunktes angegeben. Der Hintergrund: Die Klima- und Energietechnik wird – inklusive aller Redundanzen – schon beim Bau des Rechenzentrums für den Vollbetrieb ausgelegt und entsprechend installiert. Die Folge: Sobald die ersten Server im RZ betrieben werden, läuft die komplette Anlage – und verbraucht ähnlich viel Energie wie unter Vollauslastung. Weil der PUE-Wert diesen Verbrauch mit dem Verbrauch der installierten Rechner in Relation setzt, liegt er in diesen Fällen ungünstig hoch. Daher geben viele RZ-Betreiber nicht den realen PUE-Wert, sondern den PUE-Wert im optimalen Betriebspunkt an.

Google veröffentlicht einen durchschnittlichen PUE-Wert von 1,14, Verluste durch Stromumwandlung, Büroklimatisierung und sonstige Energiekosten mit eingerechnet.

Bezieht man den Energieverbrauch nur auf die Servergebäude, ergibt sich sogar, nach eigenen Angaben von Google, ein PUE-Wert von1,06.

Facebook behauptet, dass der von ihnen erreichte PUE-Wert von 1,07 auch die Energiekosten aller Nebengebäude einschließt, was bei Google mit 1,14 gemessen wird.

Die beiden Unternehmen kommen somit einem idealen PUE von 1 sehr nahe, während eBay derzeit bei 1,35 hält, Microsoft bei 1,25 und Amazon bei 1,45.

Diese Werte sind aber allesamt als relative zu betrachten, da sie nur auf den firmeneigenen Angaben beruhen, die einbezogenen Faktoren stark divergieren und neu errichtete Serverfarmen verständlicherweise einen besseren PUE erreichen als ein Durchschnitt der auch die “veralteten”, 5 Jahre alten, miteinbezieht

Alternative: Energiegewinnung durch Serverfarmen

Rechenzentren verbrauchen nicht nur so viel Strom wie eine mittelgroße Stadt. Wie jeder Computer produzieren sie auch Wärme. Die wollen moderne Rechenzentren nutzen. Das „Zero Emission Data Center“ in der Schweiz beispielsweise beheizt damit Wohnungen.

Das EcoDataCenter im schwedischen Falun soll die Energie in das kommunale Fernwärmesystem einspeisen. In der letzten Woche begannen die Bauarbeiten, im kommenden Jahr soll dann die erste von drei Serverhallen bereit sein, um in den Betrieb zu gehen.

Der Energieverbrauch der Informations- und Kommunikationstechnologie sei derzeit bereits für 10 Prozent des weltweiten Stromkonsums verantwortlich. Der größte Teil davon entfalle auf den Betrieb von Rechenzentren, so Gustavsson.

Apple kündigte Ende Februar an, im dänischen Viborg ein Rechenzentrum zu errichten, das einen Strombedarf wie eine Stadt mit 175.000 EinwohnerInnen haben soll. Dieser soll ausschließlich aus erneuerbaren Quellen – dänischer Windenergie und norwegischer Wasserkraft – gedeckt werden. Und auch hier will man mit der Abwärme der Rechneranlage das städtische Fernwärmenetz mitversorgen.

Wo stehen denn nun die, flächenmäßig, größten Rechenzentren? Die Seite www.worldstopdatacenters.com gibt Auskunft darüber. Sieben der zehn größten stehen in China bzw. befinden sich noch in Bau. Erst an 9. Stelle kommt das Datenzentrum der NSA in Bluffdale.

Konservativen Schätzungen zufolge verfügt Amazon derzeit über ca. 1,5 Millionen Server, nach Schätzungen von Gartner sogar über etwa 2 Millionen. Steve Ballmer, damaliger CEO von Microsoft bezifferte die Zahl der eigenen Server mit 1 Million und ergänzte, dass Google wahrscheinlich sogar ein paar mehr kontrolliert.

Was wurde aus Googles Serverfarm in Oberösterreich?

Google erwarb 2008 um kolportierte dreißig Millionen Euro 75 Hektar Land im oberösterreichischen Kronstorf, und versprach, dort eine Serverfarm zu errichten, weil in der Nähe eines hochpotenten Glasfasernetzes gelegen, weil mit genug Kühlwasser für die Anlagen gesegnet, weil genug Facharbeitskräfte in der Umgebung. Die Politik jubelte. Die einzige Auffälligkeit in Kronstorf sechs Jahre später: die sechs Hektar Wald, die Google als ökologischen Ausgleich für den gekauften Baugrund anlegen ließ, sind eine lokale Sehenswürdigkeit. Sogar naturkundliche Exkursionen kommen ab und zu vorbei.

Nur so viel lässt uns ein Sprecher des Google-Konzerns wissen: „Kronstorf ist noch immer eine interessante Option für uns, aber es wurde noch keine Entscheidung gefällt.“ Der Bürgermeister von Kronstorf, Christian Kolarik, bemerkt dazu: „Wenn sie kommen, dann wird das sehr schnell und ohne eine spektakuläre Spatenstichfeier erfolgen.“

Quellen:

http://www.itwissen.info/definition/lexikon/Server-Farm-server-farm.html

http://www.sueddeutsche.de/digital/serverfarmen-von-google-datenrausch-im-wilden-westen-1.690445

http://www.macerkopf.de/2015/09/30/neue-server-farm-apple-hektar/

http://www.golem.de/news/project-natick-microsofts-vision-einer-unterwasser-server-farm-1602-118850.html

http://www.tageswoche.ch/de/2015_26/schweiz/692030/

http://www.heise.de/tp/artikel/37/37692/1.html

http://www.swr.de/natuerlich/stromfresser-internet-wie-viel-energie-braucht-das-netz/-/id=100810/did=14939750/nid=100810/17wfi2i/

http://www.it-zoom.de/it-director/e/moderne-rz-infrastrukturen-verbessern-pue-wert-10834/

https://gigaom.com/2012/03/26/whose-data-centers-are-more-efficient-facebooks-or-googles/

https://www.google.com/about/datacenters/efficiency/internal/

http://www.taz.de/!5016617/

http://www.bloomberg.com/news/2014-11-14/5-numbers-that-illustrate-the-mind-bending-size-of-amazon-s-cloud.html

http://www.worldstopdatacenters.com/biggest/

http://industriemagazin.at/a/was-wurde-aus-googles-serverfarm-in-oberoesterreich