Auswirkungen von Server-Schalten auf die Lebensdauer

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: 47074

Schlüsselwörter (Deutsch)

TP0081;F-Elektrizitätstechnologien & -anwendung

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Auswirkungen von Server-Schalten auf die Lebensdauer

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

Untersuchungen im Auftrag des Bundesamtes für Energie haben gezeigt, dass ein erhebliches Stromeinsparpotenzial durch das Ausschalten von Servern während Ruhezeiten besteht. Dieses Potenzial wird in der Praxis jedoch nur zu einem geringen Teil ausgeschöpft. Unter anderem haben Hersteller und Betreiber Bedenkenbezüglich möglicher Auswirkungen auf die Zuverlässigkeit ihrer Systeme, die durch das Ein- und Ausschalten entstehen könnten.Ziel des vorliegenden Projektes ist abzuklären, ob und welche Auswirkungen auf die Zuverlässigkeit der betroffenen Server-Hardware bestehen.Als Resultat wird die Auswirkung auf die Gesamtzuverlässigkeit abgeschätzt. Allfällig negative Auswirkungen werden aufgezeigt und Massnahmen zu ihrer Milderung vorgeschlagen.Das Projekt wurde am 11.11.2002 gestartet_

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
EMPA

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Held,Marcel

Zugehörige Dokumente

• Auswirkungen von periodischem Ein- und Ausschalten auf die Server-Hardware-Zuverlässigkeit - Jahresbericht 2002 [PDF] 32 kB

Schlussbericht (Deutsch)

Untersuchungen im Auftrag des Bundesamtes für Energie haben gezeigt, dass ein erhebliches Energiesparpotenzial durch das Ausschalten von Servern während Ruhezeiten besteht. Dem stehen jedoch Bedenken der Betreiber unter anderem bezüglich der Auswirkungen eines Betriebes Ein und Aus auf die Zuverlässigkeit der Hardware gegenüber.Anhand eines für dieses Projekt evaluierten Modells RDF2000 werden die vorausgesagten Ausfallraten von Komponenten des System-Boards eines typischen KMU-Servers unter Berücksichtigung der Betriebsarten Dauernd Ein, Ein und Idle sowie Ein und Aus exemplarisch berechnet. Das Ausfallratenmodell erfasst dabei als wichtige Grössen sowohl den Einfluss der Temperatur auf die Ausfallrate als auch die thermomechanischen Effekte, die durch Last- und Temperaturänderungen provoziert werden und die ebenfalls einen wesentlichen Einfluss auf die Ausfallrate elektronischer Komponenten haben.In der Betriebsart Dauernd Ein arbeitet der Server permanent und mit einer konstanten Last. In der Betriebsart Ein und Idle ist der Server während 12 Stunden pro Arbeitstag mit derselben, konstanten Last in Betrieb und läuft über Nacht und an Wochenenden mit reduzierter Last weiter. Im Unterschied dazu wird der Server in der Betriebsart Ein und Aus während den untätigen Phasen ganz abgeschaltet.Für das System- Board kann die kleinste Ausfallrate für den Betrieb Dauernd Ein erwartet werden. Für die meisten Komponenten auf dem System-Board führen die Betriebsarten Ein und Aus sowie Ein und Idle zu einer Erhöhung der Ausfallrate im Vergleich zum Betrieb Dauernd Ein. Hingegen resultiert für Ventilatoren, Elektrolytkondensatoren, Stecker und die Leiterplatte eine Verringerung der Ausfallrate, da bei ihnen die positiven Effekte der reduzierten Last oder des Abschaltens besonders ins Gewicht fallen. Die Ausfallraten zeigen eine starke Abhängigkeit von Temperaturzyklen, deren Amplitude bestimmt wird durch die Last während untätigen Phasen.Da Server nur abgeschaltet werden können, wenn sie nicht gebraucht werden, ist der Vergleich der Betriebsarten Ein und Aus und Ein und Idle von besonderem Interesse. Dabei zeigt sich, dass die Last während untätigen Phasen bei Ein und Idle ein entscheidendes Kriterium ist. Unter Annahme einer Last von weniger als 50% während untätigen Phasen kann aufgrund dieser Berechnungen und Abschätzungen erwartet werden, dass sich die Umstellung auf einen Betrieb Ein und Aus insgesamt vorteilhaft auf die Zuverlässigkeit eines Servers auswirkt. Als allgemeine Regel kann abgeleitet werden: je kleiner die Last während untätigen Zeiten, umso günstiger wirkt sichdas Abschalten auf die Zuverlässigkeit aus.Verglichen mit einem Betrieb Ein und Idle mit einer Last >50% und mit dem Betrieb Dauernd Ein ergibt eine Umstellung auf einen Betrieb Ein und Aus nur eine geringfügige Erhöhung der Ausfallrate von höchstens etwa 20%.Da die mittels Ausfallratenmodellen berechnete vorausgesagte Zuverlässigkeit mit einer grossen Unsicherheit behaftet ist und lediglich eine grobe Schätzung der wahren Zuverlässigkeit darstellt, sollten die ermittelten Resultate in ihrer Tendenz und nicht in absoluten Werten interpretiert werden. Es kann somit abgeleitet werden, dass für Server die Umstellung von einem Betrieb Dauernd Ein mit konstanter Last auf einen Betrieb Ein und Aus zu keiner wesentlichen Beeinträchtigung der Zuverlässigkeit führt. Die Umstellung von einem Betrieb Ein und Idle auf einen Betrieb Ein und Aus führt tendenziell zu einer leichten Verbesserung der Zuverlässigkeit.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
EMPA

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Held,Marcel

Zugehörige Dokumente

• Auswirkungen von periodischem Ein- und Ausschalten auf die Server-Hardware-Zuverlässigkeit - Schlusssbericht [PDF] 291 kB