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Risparmiare con la virtualizzazione
La regola è tanto semplice quanto scontata: quanti più server installi in azienda, oppure quanto più i server sono potenti, tanta più energia ti serve per farli funzionare.
In genere un processore più veloce di un altro, che cioè viaggia a frequenze di GHz maggiori, consuma inevitabilmente più di quello che funziona a frequenze inferiori, si scalda di più e prima, richiede uno sforzo maggiore per essere raffreddato e continuare a funzionare alla temperatura giusta.
Tutto ciò sfiora quasi il buon senso. Tutt'altro è mettersi lì a misurare per rispondere all’interrogativo: se cambio server quanto mi costerà in energia per il suo funzionamento?
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Più è veloce più consuma
La sensibilità al problema energetico è "scoppiata" in Usa e nel resto del mondo a seguito del balzo dei costi energetici associati.
Siamo passati rapidamente da una situazione di costi dell’energia trascurabili a costi molto importanti per il bilancio dell’azienda. Sono noti i valori pubblicati nella ricerca Estimating Total Power Consumption by Servers in the U.S. and the World da Johnathan G.Koomey, scienziato della Stanford University: per far funzionare tutti i server installati al mondo e i relativi impianti di condizionamento, nell’intervallo tra il 2000 e il 2005, si è consumato il doppio dell’energia.
Non solo, si è speso lo 0,8% dell’intero fatturato del settore energia, bruciando 1,2 miliardi di kWh l’anno.
Per restare agli USA, il Dipartimento dell’Energia ha stimato che il costo dell’energia per le aziende industriali tra il 2000 e il 2007 è cresciuto del 41%, del 33% per le imprese del settore commercio.
A ciò si aggiungono le considerazioni ecologiste.
Che non sono affatto da trascurare dal punto di vista di un'impresa: sia per il rilievo che hanno negli impegni internazionali per ridurre i gas serra (Protocollo di Kyoto in primis), sia per gli impegni che sono già imposti o che lo saranno a breve alle imprese perché riducano il proprio impatto ambientale.
In Europa si è sviluppata e crescerà la Borsa dei crediti energetici, ossia lo scambio tra chi è virtuoso e ha crediti ambientali da cedere a chi, per le particolarità di ciò che produce e fa, ha debiti ambientali. Perché i debiti di CO2 saranno sempre più fiscalmente importanti nella UE.
Insomma, diventare ambientalmente virtuosi conviene in termini economici: si risparmia e si farà business di crediti "verdi".
Oltre al valore di comunicazione che, giustamente, fa apprezzare al consumatore e all’azionista un’azienda virtuosa anziché una che non fa nulla di "green" e che continua a sporcare l’aria che respireranno i nostri figli.
Il confronto tra Windows Server 2003 e Windows Server 2008
Microsoft ha voluto verificare se si risparmia e soprattutto quanto, se si utilizza il nuovo Windows Server 2008 rispetto a Windows Server 2003.
Nel rapporto pubblicato lo scorso mese di giugno 2008 (Windows Server 2008 Power Savings), vi sono moltissimi dettagli sulle procedure seguite per rendere neutro il confronto e attendibili i dati. Per esempio sono stati confrontati i due sistemi operativi nella edizione a 64-bit.
Dapprima il laboratorio ha montato su un server con due processori dual-core e 4 GB di memoria Windows Server 2003. Poi è stato formattato il disco e montato Windows Server 2008. Per i dettagli si veda il rapporto originale, qui preferiamo concentrarci su una sintesi qualitativa dei risultati.
Per esempio il raffronto uno a uno, a parità di hardware, conferma che Windows Server 2008 fa risparmiare un 10% di energia e Windows Server 2003 raggiunge solo l’80% del throughput massimo toccato da Windows Server 2008.
La spiegazione principale della migliore performance di Windows Server 2008 è che Microsoft ha migliorato il PPM, Processor Power Management, ossia la gestione controllata della CPU, che ora è immediatamente attiva all’avvio.
Inoltre il rapporto fa notare che con la versione 2008 di Windows Server è più facile gestire una Group Policy che modula e personalizza, secondo le necessità aziendali, la gestione PPM dei gruppi di server aziendali.
Altri test di confronto sono stati fatti usando Internet Information Services rispettivamente nelle versioni 6 (IIS6) e 7 (IIS7) per le due versioni di sistema operativo. In media il vantaggio di Windows Server 2008 è del 2,3% con la CPU nello stato idle e del 6,8% a pieno carico con 20 client attivi.
Quanta energia elettrica consumano i miei server?
E qui arriviamo al nocciolo del problema che risponde all’interrogativo iniziale: quanto costa il server in energia e, come conseguenza, quanti chilogrammi di CO2 emette(notizia importante per i crediti ecologici)?
Sono note alcune cifre di normale utilizzo dei server in azienda: di solito consumano circa il 60% dei consumi teorici, quelli massimi scritti in targhetta, mediando tra i momenti in cui la CPU è in idle, i dischi sono fermi o al massimo. I server in genere vengono utilizzati al massimo delle loro capacità solo per il 5-15% delle capacità teoriche della cpu.
Perché tutto ciò accade è nella storia dell’informatica in azienda: il responsabile dei sistemi informatici ha dovuto dimensionare i propri acquisti "in crescita", ossia regolandosi sui momenti di picco.
Ecco perché nei data center aziendali c’è un sicuro eccesso di capacità di calcolo rispetto a quanto effettivamente utilizzato.
La virtualizzazione per risparmiare energia
I casi come quelli finora descritti sono ideali per fare la scelta di fondo: sfruttare la tecnologia di virtualizzazione Hyper-V inclusa in Windows Server 2008 perché consente di gestire applicazioni a 32-bit su macchine virtuali a 64-bit. Permette inoltre alle macchine virtuali di gestire una quantità di memoria molto maggiore, dove caricare i dati dell’applicazione e di gestire processori multipli.
Insomma la virtualizzazione è il fattore chiave perché il sistema operativo possa gestire più applicazioni singolarmente su diverse macchine virtuali.
Hyper-V è compreso in tutte le edizioni di Windows Server 2008: con quella Standard si può gestire una sola macchina virtuale simultaneamente, quattro nell’edizione Enterprise e un numero illimitato nell’edizione Datacenter.
Quanto si risparmia con quattro o dieci macchine virtuali?
Torniamo ai consumi elettrici seguendo i test fatti dai Lab Microsoft.
Utilizzando l'hardware di cui abbiamo parlato in precedenza, sono stati confrontati i consumi dell’utilizzo con Internet Information Services 7 (IIS7) da solo, con quattro macchine virtuali e 20 client attivi ciascuno e con dieci macchine virtuali e sempre 20 client attivi ciascuno.
E' ovvio che con il server impegnato dal solo IIS7 e 20 client attivi si consuma meno energia (500 Watt in media rispetto a 517 e 512 rispettivamente).
Con quattro macchine virtuali, però, consuma appena il 3,5% in più e, addirittura, poco meno con 10 macchine virtuali. Con la evidente differenza: che con i consumi di un solo server se ne risparmiano tre nel primo caso e nove nel secondo.
Un rapido calcolo dei consumi elettrici, fatto con quattro o dieci server distinti rispetto a uno solo con Windows Server 2008 e Hyper-V e altrettante macchine virtuali, porta a un risparmio di quasi 13 mila kWh in un anno (pari a circa 10 mila chilogrammi di CO2 in meno) e di 39.349 kWh nel secondo caso (pari a 30.592 chilogrammi di CO2 in meno).
Insomma si riduce l’impatto ambientale di tredici o trenta tonnellate di polveri venefiche nell'aria, equivalenti grossomodo a 1.500 litri e 14 mila litri di benzina bruciata.
E, ancora, a una quotazione media di 25 euro per tonnellata si arriva a 750 crediti verdi l’anno da vendere sul mercato.