Inside df: Wie uns das Raspberry Pi beim Energiesparen hilft

Co-Autor: Markus Kalmuk

In unserem Blog gab es schon mehrfach Artikel zum Thema Energieeffizienz. Aber: Woher wissen wir überhaupt welche Energiemenge wir an welcher Stelle verbrauchen?

Klar: Für einen ersten Überblick kann man sich anschauen wie viel Strom das Rechenzentrum bzw. einzelne Abschnitte darin komplett benötigen. Zu einem besseren Verständnis was wo passiert – und damit zu einer erfolgreichen Optimierung – gehören aber wesentlich feiner gestaffelte Messmöglichkeiten. Am besten ist eine Live-Verbrauchsanzeige nach Stromkreis und zwar inklusive festgelegter Grenzwerte für den Verbrauch mit entsprechender Alarmierung.

Hier einige Beispiele unserer Systemüberwachung im Bereich Stromverbrauch:

Graph einer Zuleitung eines gerade in Betrieb genommenen Racks

Livewerte für zwei neu aufgebaute Racks

Für ein solches Erfassen der Stromverbräuche gibt es viele fertige Lösungen bekannter Hersteller von denen wir auch einige einsetzen. Als Hoster sind wird jedoch immer daran interessiert zu verstehen, was in solchen Geräten passiert und zu überlegen, ob wir die Aufgabe nicht selbst zuverlässiger und besser erledigen können. Und genau hierbei hilft uns das Raspberry PI.

Mit Hilfe einer selbst entwickelten Platine fragen wir direkt neben unseren Zuleitungen montierte Stromzähler ab und ermitteln damit ständig den aktuellen Verbrauch. Pro Raspberry PI können wir bis zu 9×24 Stromkreise (in der Praxis: 2×24) überwachen – die Anzahl der Geräte bleibt also überschaubar. Der sehr geringe Stromverbrauch der Raspberry PI kommt natürlich ebenfalls unserer Energiebilanz zugute: Weniger Strom für Messeinrichtungen bedeutet weniger Overhead insgesamt.

Besonders wichtig ist es uns die Überwachungs-Elektronik logisch von der eigentlichen Zuleitung zu trennen. Dabei kann ein Defekt im Überwachungsgerät niemals dazu führen dass der Stromkreis unterbrochen wird und somit unsere Verfügbarkeit negativ beeinflussen. Dieser Tatsache messen wir höchste Bedeutung zu, haben wir doch schlechte Erfahrungen mit den fertigen Produkten einiger Hersteller gemacht.

Um die durch die Raspberry PI gewonnen Daten effektiv nutzen zu können, „holt“ sich unser Monitoring System fortlaufend und in regelmäßigen Abständen die Werte vom Raspberry PI ab und erstellt unter anderem oben gezeigte Graphen und Live Ansichten.

Platine zur Auswertung von Stromzählern

Der Einsatz der Raspberry PI hat jedoch noch einen weiteren Nutzen für uns, da sich über eine Zusatzplatine eine große Menge von Temperatursensoren anschließen und ebenfalls überwachen lässt.

Platine (noch nicht gereinigt) zum Auslesen von Temperatursensoren

Raumplan mit den Live Werten einiger Temperatursensoren

Zusammen mit den Stromverbrauchswerten hilft uns die detaillierte Übersicht der Temperaturwerte unser Rackdesign und die technischen Systeme weiter zu optimieren. Auch für die Temperatursensoren werden dabei automatisch von uns vorgegebene Grenzwerte überwacht, eventuelle bestehende Hotspots oder sonstige Probleme mit der Klimatisierung bemerken wir also sehr schnell. Ganz wichtig sind dabei für uns nicht nur die absoluten Temperaturen sondern auch dass die Temperaturen sehr konstant bleiben und nicht schwanken.

Als dritte Funktion verfügt jede Raspberry-PI Einheit darüber hinaus auch noch über einen Sensor für die Luftfeuchte, welche ebenfalls durch uns auf Übereinstimmung mit den Soll-Werten hin kontrolliert wird.

Hier ein Bild einer solchen Messstation, montiert in einem 19“ Patchpanel:

19″ Messgerät

Für die Arbeit im Rechenzentrum und die laufend durchgeführten Verbesserungen gilt: Vor dem Optimieren kommt das Messen. Und genau das macht das Raspberry PI für uns – als im Verbrauch sparsame und kostengünstige Plattform – noch einfacher.

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Jochen Tuchbreiter

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8 Kommentare

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  • Rainer.D
    Rainer.D - 22. November 2012 um 00:18 Uhr

    Die Lötstellen glänzen aber schön. Ist das Lötzinn nicht Bleifrei (RoHS)? *g*

  • Sepp
    Sepp - 22. November 2012 um 08:38 Uhr

    Mal eine Frage, schreibt ihr die Programme für solche Auswertungen und Analysen hauptsächlich selbst, oder kann man sowas kaufen?

  • Nico
    Nico - 22. November 2012 um 10:36 Uhr

    Interessant, welches OS läuft auf euren PI’s?

  • Jörg
    Jörg - 22. November 2012 um 11:17 Uhr

    Das finde ich sehr viel Aufwand. Insbesondere wenn die Powerbars eh über IP ablesbar sind (so sieht es auf den Fotos aus) und dann Rack- oder Reihenweise zusammengeführt werden. Oder sind es die alten mit seriellem Port? 😉

  • Markus Kalmuk
    Markus Kalmuk - 22. November 2012 um 15:12 Uhr

    @Sepp: Wir haben für die Auswertung viel selbst entwickelt, greifen aber auch auf OpenSource Lösungen zurück.

    @Nico: Dort läuft das aktuelle Raspbian ergänzt durch unsere eigene Software.

    @Jörg: Die Stromzähler haben keine IP / Serielle Schnittstelle. Die RJ45 Kabel werden nur der Einfachheit halber in einer anderen Beschaltung verwendet.

    Viele Grüße

    Markus Kalmuk
    Datacenter Operations

  • flo
    flo - 27. November 2012 um 22:08 Uhr

    Wie genau fragt ihr die Stromzähler ab? Wäre so ein system theoretisch auch dazu geeignet, den eigenen Stromzähler abzufragen und somit zum smart Meter upzugraden?

  • Markus Kalmuk
    Markus Kalmuk - 29. November 2012 um 07:56 Uhr

    @flo: Wie einfach sich Ihr eigener Stromzähler auswerten lässt hängt vom Zähler selbst ab. Am einfachsten ist es natürlich wenn selbiger seinen Messwert schon in digitaler Form ausgibt, etwa über einen Impulszählerausgang, eine M-Bus Schnitstelle usw.

    Aber auch die noch weit verbreiteten analogen Varianten mit Zählrad lassen sich mit externen Schaltungen auf mehrere Arten auswerten, einfach mal danach googlen 🙂

    Viele Grüße

    Markus Kalmuk
    Datacenter Operations

  • Uwe Born
    Uwe Born - 20. Dezember 2012 um 10:10 Uhr

    Genau dieser Artikel hat mich dazu gebracht, mich doch genauer mit dem Raspi (auf den ich vorher schon einmal aufmerksam wurde) und FHEM zu beschäftigen und als Folge FHEM für das Webhosting vorzuschlagen.

    Danke für den Denkanstoss! 🙂