IT-Zauber

 

„Betriebsoptimierung energieeffizienter Rechenzentren durch die Verwendung digitaler Zwillinge“. Ziel des Projektes IT-Zauber ist die Entwicklung von digitalen Zwillingen von Rechenzentren, die genutzt werden, um die Planung und den Betrieb von Rechenzentren optimaler zu gestalten. Neu dabei ist, dass dabei die Recheninfrastruktur, die Energieversorgung und Kühlung als ganzes System betrachtet wird.

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Christoph von Oy

Team Simulation Infrastructure and HPC

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  Diagramm Überblick über die Ziele vom Projekt IT-Zauber

Die Digitalisierung hält in immer mehr Teilen der Gesellschaft und Wissenschaft Einzug. Doch die Vorteile können nur realisiert werden, wenn leistungsfähige Rechenzentren zur Verfügung stehen, die die Anfallenden IT-Prozesse zu bearbeiten. Das macht Rechenzentren ein Muss für Innovation und Fortschritt. Dabei sollte die Planung und der Betrieb sowohl kostengünstig als auch klimaverträglich sein. Um das zu erreichen liegt bisher der Fokus auf der Energieeffizienz einzelner Komponenten und wie diese zu einem Gesamtsystem verschaltet werden. Die Bewertung eines Rechenzentrums berücksichtigt dabei meistens nur den Energieverbrauch des gesamten Systems.

Ungenutzte Ansätze sind unter anderem die bessere Nutzung von Abwärme, eine genauere Auswahl zwischen verschiedenen Prozessortypen, die andere Kühl- und Energievoraussetzungen haben, als auch die Flexibilität im Betrieb, d.h. das Verschieben von Rechenleistung auf Zeiten mit niedrigen Energiepreisen oder besseren Nutzen für die Abwärme.

Das Projekt IT-Zauber erkennt, dass diese Ansätze nur berücksichtigt werden können, wenn das Rechenzentrum als Ganzes betrachtet wird. Um dies umzusetzen wird ein Digitaler Zwilling des Rechenzentrums erstellt. Dieser beinhaltet alle Informationen und Daten zur Abbildung vom Zustand des Rechenzentrums, sowie anstehende Rechenleistungen und Randbedingungen, wie Außentemperatur, Energiepreise oder Wärmebedarf.

Der digitale Zwilling kann auf zwei Weisen eingesetzt werden. In der Planung kann man verschiedene Optionen, wie ein bestehendes Rechenzentrum erweitert oder ein neues Rechenzentrum geplant werden kann, durchrechnen und vergleichen. In der Betriebsoptimierung ist der digitale Zwilling jederzeit ein Abbild des derzeitigen Zustandes des Rechenzentrums und kann dann den optimalen Betrieb berechnen, d.h. wie die Kühlung zu regeln ist oder wie und wann anstehenden Rechenleistungen auf die Recheninfrastruktur verteilt werden sollen.

Im Projekt beschäftigt sich das ACS hauptsächlich mit der Erstellung des Datenmodells. Das Datenmodell bestimmt wie die Daten, die im digitalen Zwilling gespeichert werden, zu interpretieren sind. Von einfachen Konventionen welche Maßeinheiten genutzt werden, hin zu komplexen Zusammenhängen, wie z.B. welche Recheninfrastruktur durch welche Kühlkreise gekühlt wird. Alle Programme, die mit dem digitalen Zwilling interagieren, können sich darauf verlassen das die Daten im digitalen Zwilling dem Datenmodell folgen, müssen aber auch darauf achten, dass wenn sie Daten dem digitalen Zwilling übergeben, diese dem Datenmodel folgen.

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Wir danken für die finanzielle Unterstützung des BMBF (Bundesministerium für Bildung und Forschung), Förderkennzeichen: 16ME0614K

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