Bessere CO2-Bilanz durch automatisierte Image Builds

Gerade in der heutigen Zeit spielt die CO2-Bilanz eine sehr entscheidende Rolle. Wer seinen CO2-Fußabdruck reduziert, tut das in erster Linie aus Gründen des Umweltschutzes. Auch finanziell machen sich weniger Energieverbrauch und damit ein geringerer Schadstoffausstoß bemerkbar. Zudem sorgt eine günstige CO2-Bilanz für ein besseres Image: Mitarbeiter, Kunden und Investoren bevorzugen Unternehmen, die Verantwortung zeigen.

Viele Menschen machen sich im privaten Umfeld einige Gedanken über ihr Reiseverhalten oder auch ihre Ernährung. Galt es vor einigen Jahren noch als angesagt möglichst oft und möglichst weit in den Urlaub zu fliegen, verursacht das bei vielen heute ein schlechtes Gewissen. Auch im beruflichen Umfeld denkt man heute darüber nach, ob die Fahrt ins Büro, der Besuch einer Außenstelle oder die Dienstreise wirklich notwendig ist. Dank Videokonferenzsystemen ist es oft möglich, die eigene CO2-Bilanz zu verbessern. Wie vom Heise Verlag bereits im Januar 2021 in einem Beitrag erwähnt, haben sich auch die großen Cloud-Anbieter den klimaneutralen Betrieb ihrer Rechenzentren ab 2030 zum Ziel gesetzt.

Ein Schritt nach dem anderen

Bei beispielhaften Diskussionen zum Flottenverbrauch oder auch zu CO2-Zertifikaten macht sich mancher auch Gedanken zu Regularien zum Energieverbrauch in Rechenzenten. Im Bericht des Bundestags – Bericht zum Energieverbrauch von Rechenzentren wurde festgestellt: „In Europa verbrauchen Rechenzentren beispielsweise rund 33 Prozent des Stroms der gesamten Informations- und Kommunikationstechnik“. [Quelle: Bericht zum Energieverbrauch von Rechenzentren]

Viele IT-Verantwortliche stellen sich bereits heute die Frage, wie sie diese Herausforderung künftig meistern können. Schon bei der Beschaffung neuer Hardware wird darauf geachtet, dass diese möglichst energieeffizient ist.

Neben der langfristigen Planung könnte auch, durch die Überarbeitung von bestehenden Prozessen, direkt Energie eingespart werden.

Automatisierte Image Builds

Nimmt man den Bereitstellungsprozess von Betriebssystem-Images der IT-Abteilungen unter die Lupe, fällt oft auf, dass häufig ein einzelnes Betriebssystem-Image für die Installation zur Verfügung gestellt wurde. Nicht unüblich ist es, diese direkt nach dem initialen Release auf einem Hypervisor abzulegen, um die zu erstellenden VMs später von diesem Image zu klonen. Mit zunehmendem Alter des Images wächst jedoch die Anzahl der Sicherheitsupdates, die im Nachgang installiert werden müssen. Den Prozess als solches erledigen IT-Abteilungen längst automatisiert. Vom Klonen eines Basisimages bis zur Einrichtung der individuellen Software vergehen oftmals mehr als 10 Minuten. Berechtigterweise kann man sich daher die Frage stellen, was an diesem Prozess noch zu optimieren wäre.

Image Build: Images in verschiedenen Stufen dargestellt

 Abb. 1: Image Build in Stages

Basis OS Image

Das in unserem Beispiel gezeigte Basis-OS (grau) könnte in monatlichen, automatisierten Intervallen neu gebaut werden, sodass die aktuellen Sicherheitsaktualisierungen schon im Basis-OS eingebunden sind. Die hinzukommende Gestaltung der bis zum „Build-Tag“ erhältlichen Sicherheitsupdates in einem Build-Schritt, einem zentralen Image, ist ein weiterer Schritt in der Optimierung des Prozesses. Auch später folgende Zwischenversionen von AlmaLinux könnten hier zentral aktualisiert werden. Damit verfügt das „Basis OS Image“, dass als Grundlage der „Basis RZ Images“ dient, über einige Ansatzpunkte für weitere Verbesserungen.

Basis RZ Image

Das Basis RZ (blau) wird in wöchentlichen automatisierten Intervallen, basierend auf dem „Basis OS Image“ erstellt. Hier ist lediglich die Installation der Differenz der Sicherheitsupdates notwendig, sodass sich bereits an dieser Stelle die erste Einsparung an CPU-Zeit ergibt. Softwarepakete wie beispielsweise „nano, tmux, gnome, …“ – welche unternehmensweit in Verwendung sind – benötigen bloß eine einmalige Einrichtung. Ebenso werden allgemeingültige Konfigurationsoptionen in diesem Image installiert. Dadurch wird der Image Build Prozess hier zunehmend standardisiert.

Angepasstes Image

Das angepasste Image (grün) wird bei Bedarf vom „Basis RZ Image“ geklont und die für den Benutzer notwendige individual Software installiert. Zudem werden, ebenfalls wieder nur als Differenz zum vorherigen Layer, die anstehenden Sicherheitsupdates durchgeführt.

 

Abb. 2: Images automatisiert erstellen

CO2 sparen: Ein Bericht aus dem Leben

Aus diesem Vorgehen lässt sich ein großer Mehrwert ziehen und schon jetzt direkt CO2 einsparen. So werden in einem Modell beispielsweise täglich 15 VMs bereitgestellt. Der dazu verwendete Server mit zwei CPUs Intel Xeon Gold 5218 (2,30 GHz, 16-core) hat eine maximale Leistungsaufnahme von 560 Watt. Daraus lässt sich folgende Rechnung ableiten:

Vor der Optimierung:

220 Arbeitstage x 15 VMs x 15 Minuten Bereitstellungszeit = 49.500 Minuten = 825 Stunden CPU-Bereitstellungszeit

560 Watt x 825 Stunden CPU-Bereitstellungszeit = 462 kWh

Nach der Optimierung:

220 Arbeitstage x 15 VMs x 1 Minuten Bereitstellungszeit = 3.300 Minuten = 55 Stunden CPU-Bereitstellungszeit

560 Watt x 55 Stunden CPU-Bereitstellungszeit = 30,8k Wh

Einsparung

462 kWh – 30,8 kWh = 431,2 kWh

Fazit

Anhand des Beispiels wird schnell klar, dass die jährliche Bereitstellungszeit von 825 Stunden auf 55 Stunden gesenkt werden konnte. Folglich können die eingesparten Stunden CPU-Zeit für andere Aufgaben genutzt werden. Als positiven Nebeneffekt lässt sich die „Wartezeit“, um neue VMs zur Verfügung zu stellen, minimieren. Betrachtet man die Themen Sicherheit und Standardisierung, konnten hier ebenfalls positive Effekte festgestellt werden. Um das Potential der Optimierung nochmals zu unterstreichen, ein letztes Beispiel: Ein Kühlschrank verbraucht im Jahr ca. 75 kWh. Bei der Einsparung von 431 kWh könnten also 6 Kühlschränke ein Jahr lang betrieben oder ganze 2800 km mit einem Elektroauto zurückgelegt werden.

Abschließend bleibt zu sagen, dass auch kleine Optimierungen durchaus große Auswirkungen beim Kampf um die CO2-Einsparung haben. Worauf warten Sie noch?