Green-IT und Datenbanken - ODBMS

2.2 Green IT und die Rolle der Datenbanken
muss laut Haerder gewährleistet sein, dass einzelne Knoten je nach Nutzungsgrad des
Systems dynamisch aus dem Cluster entfernt und diesem wieder hinzugefügt werden
können. Außerdem müsste jeder einzelne Knoten eine so niedrige Leistungsaufnahme
wie möglich haben.
Haerder stellt eine solche neuartige Systemarchitektur mit ihren Eigenschaften vor
[HHOS11]. Das WattDB-Projekt basiert auf dieser Systemarchitektur. Statt eines
einzelnen speicher- und rechenstarken Servers wird für WattDB ein Cluster aus vielen
einzelnen und energiesparenden Knoten verwendet. Der Cluster-Kern besteht aus
einem einzigen Knoten, welcher Koordinationsaufgaben und die Verwaltung des vorhandenen
Speichers übernimmt. Weitere Knoten für die Berechnung von Abfragen
können jederzeit dynamisch, je nach Umfang des Workloads, hinzugefügt (und später
auch wieder entfernt) werden. Durch dieses schrittweise Hinzufügen oder Entfernen
von energieeffizienten Knoten erfüllt das Gesamtsystem die Eigenschaft der Energieproportionalität
(vgl. grüne Linie in Abbildung 2.3).
Eine Schwierigkeit dieses Systemdesigns ist, dass jeder Knoten Zugriff auf alle Daten
der Datenbank haben muss. Dazu musste eine verteilte I/O-Architektur entwickelt
werden, bei der alle Knoten zu jedem Zeitpunkt Zugriff auf alle externen Speichermedien
(Flash-Speicher, Festplatten) haben. Details zu der Hardware-Ausstattung und
der Leistungsaufnahme der einzelnen Konten sind in [HS11a] beschrieben. Die Idee einer
energie-proportionalen Datenbank verspricht ein hohes Energie-Einsparpotenzial,
da heutige Systeme im Leerlauf oder bei geringer Last häufig zu viel Strom verbrauchen.
Bei dem Server der für die Tests für diese Arbeit verwendet wurde, beträgt die
Leistungsaufnahme im Leerlauf beispielsweise schon 90 Watt (vgl. Abschnitt 5.1).
2.2.4 Weitere Lösungsansätze
Goetz Graefe von den Hewlett-Packard Laboratories veröffentlichte 2008 eine Sammlung
von Lösungsansätzen [Gra08], um die Energieeffizienz von Datenbankmanagementsystemen
zu verbessern. Das Paper sei mehr als Herausforderung denn als eine
Sammlung von Lösungen anzusehen, so Goetz.
In diesem Abschnitt werden einige der Lösungsansätze und Ideen von Goetz kurz
dargestellt, um weitere Möglichkeiten zur Steigerung der Energieeffizienz einer Datenbank
aufzuzeigen. Im ersten Teil dieses Abschnitts werden Lösungsansätze im
Bereich der Hardware vorgestellt. Im zweiten Teil des Abschnitts stehen Software-
Lösungen im Mittelpunkt.
Im Bereich der Hardware gibt es schon seit Längerem Bestrebungen, Energie zu
sparen. Dies liegt an der großen Bedeutung von sparsamer Hardware für Laptops
und andere mobile Geräte. Zu den Energiespartechniken gehören das dynamische
Anpassen von Spannung und Taktrate eines Prozessors an die momentane Auslastung
eines Prozessors, temperatur-gesteuerte Lüfter, Stromsparmodi von Festplatten
und Mehrkern-Prozessoren statt immer höherer Taktraten.
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