All-Flash-Rechenzentren senken Energiekonsum durch KI

Der Stromverbrauch von Rechenzentren steigt. Welchen Anteil hat KI daran, dass sich der Energiekonsum weiter verschärfen wird?

Elke Steinegger: Das Datenwachstum ist schon vor dem KI-Boom explodiert, aber diese Entwicklung macht einen enormen Ausbau der Rechenzentrumskapazitäten weltweit notwendig. Die German Datacenter Association (GDA) geht davon aus, dass in den nächsten fünf Jahren 24 Milliarden Euro in Rechenzentren in Deutschland investiert werden. Zwar können immer mehr Rechenzentrumskapazitäten geschaffen werden, doch das Training von KI-Modellen mit extrem leistungsstarken Grafikprozessoren kostet viel Energie und erzeugt zudem mehr Abwärme. Dies stellt die Betreiber von Rechenzentren nicht nur vor technische Herausforderungen wie Platzbedarf, erhöhter Stromverbrauch für den Betrieb und die Kühlung der Infrastruktur, sondern der Energiebedarf von Rechenzentren steigt insgesamt enorm.

Einige Experten argumentieren, dass KI den Stromverbrauch tatsächlich senken wird. Halten Sie dies für ein plausibles Argument für die nahe Zukunft?

Elke Steinegger: Bevor KI die erwarteten Effizienzgewinne bringen kann, müssen die Unternehmen die riesigen Mengen an Rechenleistung bewältigen, die für ihren Einsatz erforderlich sind. Der KI droht die negative Assoziation, ein Stromfresser zu sein – trotz des Effizienzpotenzials künftiger Anwendungen in verschiedenen Branchen. Jetzt ist es wichtig, die KI-Innovation voranzutreiben, aber so energieeffizient wie möglich, um auch in Zukunft von der KI zu profitieren. Effiziente Speichertechnologie mit nachhaltigen Betriebsmodellen kann hier einen wertvollen Beitrag leisten.

Ist den Unternehmen bewusst, dass KI zumindest im ersten Schritt ihren Strombedarf erhöhen wird?

Elke Steinegger: Leider ist dies nicht allen bewusst. Eine von uns durchgeführte Umfrage in Deutschland ergab, dass 87 Prozent der Unternehmen, die KI eingeführt haben, einen deutlichen Anstieg ihres Bedarfs an Rechenleistung und damit ihres Stromverbrauchs feststellen. 67 Prozent der IT-Einkäufer waren nicht vollständig auf die Energieanforderungen von KI vorbereitet. 88 Prozent haben festgestellt, dass Nachhaltigkeitsziele durch die Aufrüstung ihrer IT-Infrastruktur nach der Einführung von KI schwieriger zu erreichen sind. Allerdings gaben 67 Prozent an, dass sie in eine energieeffizientere Infrastruktur investiert haben oder investieren werden, um die Umweltziele zu erreichen – und genau das ist jetzt wichtig.

Für Unternehmen, die diese Herausforderung auf ihrem Radar haben: Wie gehen sie damit um?

Elke Steinegger: Der Einsatz von KI ist in allen Branchen auf dem Vormarsch, aber vielen Unternehmen fehlt derzeit die nötige Infrastruktur, um die hohen Anforderungen an die Datenverarbeitung und den Energieverbrauch zu bewältigen und die Vorteile zu maximieren. IT-Einkäufer müssen sich für eine Technologie entscheiden, die sowohl die KI- als auch die Nachhaltigkeitsziele erfüllt. Suchen Sie nach Anbietern, die sowohl den Stromverbrauch als auch die Leistung garantieren. Die All-Flash-Speichertechnologie erfüllt alle Anforderungen für KI-Workloads optimal, insbesondere hinsichtlich Leistung, Flexibilität, Effizienz und Nachhaltigkeit.

Meist wird der Energieverbrauch im Zusammenhang mit KI mit dem höheren Strombedarf von GPUs oder der Prozessorleistung begründet. Welche Rolle spielt aber die Speicherung?

Elke Steinegger: Die Datenspeicherung ist eine wesentliche Komponente – allerdings sind die Grafikprozessoren das stromhungrigste und teuerste Element. KI-Implementierungen können eine Leistungsdichte von 40 bis 50 Kilowatt pro Rack erfordern – das übersteigt bei weitem die Möglichkeiten vieler Rechenzentren. Energie- und platzsparende Technologien werden für die erfolgreiche Schulung und den Betrieb eines KI-Projekts entscheidend sein. Jedes Watt, das dem Speicher zugewiesen wird, verringert die Anzahl der GPUs, die im KI-Cluster betrieben werden können. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, dass der Speicher so energieeffizient wie möglich ist.

In den Rechenzentren sind aber häufig noch klassische Festplattenspeicher verbaut.

Elke Steinegger: Veraltete Festplattenspeicher haben mit den strengen Anforderungen einer KI-Implementierung zu kämpfen. Vollständig Flash-basierte Infrastrukturen sind dagegen viel effizienter. Diese modernere Speichertechnologie hat den Vorteil, dass sie ohne bewegliche Teile auskommt und weniger Abwärme produziert, aber selbst SSDs haben damit zu kämpfen. Einige Lösungen gehen über Standard-SSDs hinaus, mit proprietären Flash-Modulen, die es All-Flash-Arrays ermöglichen, direkt mit dem Flash-Speicher zu kommunizieren, um eine noch bessere Leistung, Effizienz, Platz- und Kühlungsbedarf zu erzielen. Bahnbrechende Innovationen wie diese können bei anspruchsvollen KI-Workloads voll zum Tragen kommen.

Einige Speicherhersteller haben seit Jahren das Ziel von „All-Flash-Rechenzentren“ ausgegeben. Wie realistisch ist das?

Elke Steinegger: Die Vorteile von Flash-Speicher gegenüber herkömmlichem plattenbasiertem Speicher sind hinlänglich bekannt. Flash ist zur offensichtlichen Wahl für jede leistungs- oder latenzabhängige Arbeitslast geworden. Die Marktbedingungen bedeuten, dass die Umstellung auf ein All-Flash-Rechenzentrum nun von einer Vision zur Realität geworden ist.

Was spricht für Flash-Speicher?

Elke Steinegger: Dafür gibt es mehrere Gründe. Es wird erwartet, dass das Wachstum unstrukturierter Daten exponentiell weitergeht, und Unternehmen können Flash für Big Data-Analysen, Data Lakes, Content Repositories, Backup & Recovery und natürlich KI optimal nutzen.

Im letzten Jahr ist der Preis pro Bit für NAND-Flash wesentlich schneller gesunken als für Nearline-Festplatten. In Verbindung mit den Herstellern, die in diesem Jahr eine erhebliche Steigerung der Speicherdichte verzeichnen, führt dies zu einer besseren Kosteneffizienz.

Es gibt zudem keine beweglichen Teile, die mit Strom versorgt und gekühlt werden müssen, und Flash-Speicher verbrauchen weniger Strom für den Betrieb. Die Energieeffizienz ist ein wichtiger Faktor dafür, dass die Flash-Technologie in Zukunft niedrigere TCO als Festplatten erzielen kann.

Und nicht zuletzt sprechen höhere Ausfallsicherheit, schnellere Wiederherstellungszeiten bei einem Datenverlust und bessere Zuverlässigkeit für Flash-Speicher. 

Gibt es Unternehmen, die bereits komplett auf Flash umgestellt haben?

Elke Steinegger: Ein Kunde von uns, der Bio-Lebensmittelgroßhändler Weiling, hat seine gesamte Speicherumgebung auf All-Flash umzustellen. Im Vergleich zu herkömmlichen Festplatten hat sich diese Investition bereits nach einem Jahr Betrieb amortisiert. Durch den Einsatz unserer FlashArray-Lösungen konnte Weiling den Energieverbrauch um 30 bis 50 Prozent senken. Software zur Datenreduzierung und -komprimierung sowie die hohe Speicherdichte führen dazu, dass weniger Geräte pro Rack benötigt werden, was die Nachhaltigkeit insgesamt verbessert.

In vielen Bereichen der IT ist „As a Service“ inzwischen gang und gäbe. Gilt das auch für Storage und wenn ja, können solche Modelle auch Unternehmen helfen, das Thema KI und Nachhaltigkeit besser in den Griff zu bekommen?

Elke Steinegger: Unternehmen stellen ihre IT seit einiger Zeit kontinuierlich auf Abonnementmodelle um, und immer mehr Unternehmen entscheiden sich für Storage as-a-Service (STaaS). Die Vorteile von STaaS sind Einfachheit, leichtes Management, Flexibilität, Skalierbarkeit und die Möglichkeit, sich auf strategische Geschäftsprioritäten statt auf das Speichermanagement zu konzentrieren.

In Bezug auf KI bedeutet STaaS, dass Unternehmen ihre Nutzung skalieren können, während sie KI-Modelle erforschen und trainieren, und dann wieder skalieren können, wenn sie sich auf ein Modell festgelegt haben und es ausführen.

Spricht für Storage as-a-Service spricht auch das Thema Nachhaltigkeit?

Elke Steinegger: Einer der großen Vorteile besteht darin, dass Unternehmen keinen Speicher für Kapazitäten einrichten, betreiben und kühlen müssen, die sie noch nicht nutzen und die ungenutzt sind. Dies bringt enorme Energieeinsparungen mit sich. Anstatt die Technologie alle paar Jahre auszutauschen, bedeutet die Evergreen-Architektur von Pure Storage, dass wir sowohl die Hardware als auch die Software des Kunden vor Ort aufrüsten und aktualisieren können. Unsere Arrays zeichnen sich durch Langlebigkeit aus – einige unserer Kunden haben ihre Arrays bereits seit einem Jahrzehnt, und sie bleiben auf dem neuesten Stand, ohne schmerzhafte Datenmigrationen durchführen zu müssen.

Elke Steinegger

ist VP für Deutschland und Österreich bei Pure Storage.