Für den Umweltschutz: Klimafreundliche Notfallwiederherstellung mit Google Cloud

Bei Google engagieren wir uns für die Entwicklung von Technologien, mit denen  Menschen mehr für unseren Planeten tun können, und wir fördern Nachhaltigkeit im großen Stil. Wir sind schon seit Jahren der weltweit größte Abnehmer von erneuerbarer Energie. Im September haben wir zugesichert, dass wir bis 2030 einen vollständig CO₂-freien Betrieb all unserer Rechenzentren und Standorte ermöglichen werden.

Wie wir kürzlich mitgeteilt haben, zeigt sich unser Engagement für eine nachhaltige Zukunft unseres Planeten auf vielfältige Weise. Hierzu gehört, dass wir unsere Partner- und Kundenunternehmen bei der Entwicklung einer Strategie für die klimaneutrale Notfallwiederherstellung (Disaster Recovery, DR) unterstützen. Das Ziel ist dabei, einen operativen CO₂-Nettoausstoß von Null zu erreichen, und zwar unabhängig davon, wo sie ihre Produktionsarbeitslasten ausführen.

In diesem Beitrag untersuchen wir Überlegungen in Sachen CO₂-Emissionen für Ihre DR-Strategie, wie Sie Google Cloud zur Reduzierung des CO₂-Ausstoßes für sich nutzen können und drei grundlegende Szenarien, mit denen Sie das Design Ihres Failover-Standorts (wo Standby-Computerserver oder -systeme auf ihren Einsatz warten) optimieren können.

DR-Plan und CO₂-Emissionen in Einklang bringen: einfacher als gedacht

Zu einer DR-Strategie gehören Richtlinien, Tools und Verfahren, mit denen Ihre Organisation geschäftskritische Funktionen nach einem ernsten Notfall aufrechterhalten und eine Wiederherstellung nach einem unerwarteten regionalen Ausfall ausführen kann. Eine nachhaltige Notfallwiederherstellung bedeutet in diesem Fall, dass der Failover-Standort mit der geringstmöglichen CO₂-Bilanz betrieben wird.

Mit Blick auf das Thema Nachhaltigkeit wird oft berichtet, dass Organisationen vor der Herausforderung stehen, eine robuste DR-Strategie und möglichst niedrige CO₂-Emissionen unter einen Hut zu bringen. Zur Krisenprävention werden zusätzliche Strom- und Kühlkapazitäten, Sicherungsserver und Personal für eine gesamte Einrichtung bereitgestellt, die während des Normalbetriebs alle ungenutzt bleiben.

Kunden von Google Cloud hingegen können ihre CO₂-Bilanz optimieren, indem sie ihre Anwendungen und Arbeitslasten bei einem Cloud-Anbieter ausführen, der genügend erneuerbare Energie beschafft hat, um die nutzungsbedingten Emissionen zu kompensieren. Hinsichtlich der DR-Planung müssen sich unsere Kundenunternehmen keine Sorgen um Kapazitäten (Bereitstellung von ausreichenden Ressourcen für die bedarfsgerechte Skalierung) oder die Einrichtungen und Energieausgaben machen, die mit dem Betrieb von Equipment verbunden sind, das nur im Notfall benötigt wird.

Bei der Implementierung einer DR-Strategie mit Google Cloud gibt es drei grundlegende Szenarien. Um Ihnen bei Ihrer DR-Strategie zu helfen, betrachten wir diese Szenarien genauer und gehen darauf ein, welche Ressourcen jeweils benötigt werden und welche wichtigen Fragen Sie sich stellen sollten. 

1. Lokaler Produktivbetrieb, mit Google Cloud als DR-Standort

Wenn Sie Ihre eigenen Rechenzentren betreiben oder ein Rechenzentrum kleiner bis mittlerer Größe nutzen, wie sie z. B. oft von Hostinganbietern unterhalten werden, fallen manche Vorteile in puncto Energieeffizienz, die im großen Maßstab erreichbar sind, für Sie womöglich weg. Ein durchschnittliches Rechenzentrum benötigt z. B. fast ebenso viel Strom für Aktivitäten, die nichts mit der eigentlichen Rechenarbeit zu tun haben, wie für den Betrieb der Server. Diese Energie ist etwa für die Kühlung oder die Stromumwandlung erforderlich.

Wenn Sie einen lokalen Failover-Standort aufbauen, bedeutet dies, dass Sie nicht nur Rechenzentren betreiben, die nicht für Energieeffizienz optimiert sind, sondern auch noch inaktive Server an einem Sicherungsstandort haben, was zu Stromverbrauch führt. Dieser Energieverbrauch ist wiederum mit CO₂-Emissionen verknüpft, die wahrscheinlich nicht ausgeglichen werden. Bei der Entwicklung Ihrer DR-Strategie können Sie eine höhere CO₂-Bilanz vermeiden, indem Sie Google Cloud als Failover-Standort nutzen.

Sie könnten Ihren DR-Standort in Google Cloud erstellen, indem Sie Ihre lokale Umgebung replizieren. Durch das Replizieren von Umgebungen können Sie mit Ihrem DR-Failover-Standort direkt die Vorteile der CO₂-neutralen Rechenzentren von Google Cloud nutzen, was wieder den Energieverbrauch und die Kosten für den Betrieb eines lokalen DR-Standorts ausgleicht. Wenn Sie jedoch einfach Ihre lokale Umgebung replizieren, gibt es tatsächlich eine Möglichkeit, den Stromverbrauch Ihres DR-Standorts zu optimieren. Google Cloud gleicht alle Emissionen eines DR-Standorts in der eigenen Infrastruktur aus. Aber um wirklich eine geringstmögliche CO₂-Bilanz zu erreichen, sollten Sie die Konfiguration Ihrer DR-Failover-Umgebung in Google Cloud optimieren.

Hierzu gibt es drei Muster – kalt, warm und heiß –, die implementiert werden können, wenn Ihre Anwendung lokal ausgeführt wird und Ihre DR-Lösung in Google Cloud angesiedelt ist. Ausführliche Informationen zu diesen Mustern erhalten Sie hier.

Das folgende Diagramm zeigt, wie sich das ausgewählte Muster (“pattern”) auf Ihren „persönlichen“ Energieverbrauch (“personal energy use”) auswirkt. In diesem Zusammenhang definieren wir „persönliche“ Energiekosten als Energie, die für inaktive Ressourcen aufgewendet wird.

Wenn Sie Ihren persönlichen Energieverbrauch optimieren, sollten Sie nicht nur die regionale Lage Ihres DR-Standorts berücksichtigen. Es ist entscheidend, Ihre DR-Strategie sorgfältig zu planen, anstatt schlicht den einfachsten Ansatz zu wählen, bei dem einfach alles repliziert wird. Hier sind einige wichtigen Fragen, die Sie sich stellen sollten:

1. Gibt es bestimmte Teile Ihrer Anwendung, für die die Vorgabe für die Wiederherstellungszeit (Recovery Time Objective, RTO) länger sein kann als für andere?

2. Können Sie Google Cloud Storage als Teil Ihrer DR-Konfiguration nutzen?

3. Können Sie sich einem kalten DR-Muster annähern und so ihren persönlichen Energieverbrauch optimieren?

Auch folgende Fragen müssen dabei beantwortet werden: „Was ist, wenn mir Ressourcen bei Bedarf unbedingt zur Verfügung stehen müssen? Woher weiß ich, ob die Ressourcen verfügbar sind, wenn ich sie benötige? Wie kann das funktionieren, wenn ich das Design meines DR-Failover-Standorts in Google Cloud so optimiere, dass ein Mindestmaß an Ressourcen ausgeführt wird, bis ich diese benötige?“

In diesem Fall sollten Sie die Möglichkeit in Betracht ziehen, zonale Compute Engine-Ressourcen zu reservieren. Dadurch wird gewährleistet, dass Ressourcen für Ihre DR-Arbeitslasten zum gewünschten Zeitpunkt verfügbar sind. Mit Reservierungen für virtuelle Maschinen können Sie auch von Rabattoptionen profitieren (diese werden im weiteren Verlauf dieses Beitrags beschrieben).

Der Aufbau Ihres Failover-Standorts in Google Cloud kann also dazu beitragen, Ihre CO₂-Emissionen unmittelbar zu senken. Außerdem ist es wichtig, Ihre DR-Konfiguration zu optimieren, indem Sie sich die richtigen Fragen stellen und das richtige Muster implementieren. Zu guter Letzt sollten Sie sich überlegen, ob Sie Ihre lokalen Arbeitslasten vollständig zu Google Cloud migrieren, sollte Ihr spezifischer Anwendungsfall dies zulassen. So kann Ihre Organisation ihre CO₂-Bilanz deutlich nach unten korrigieren.

2. Produktivbetrieb in Google Cloud, mit Google Cloud als DR-Standort

Wenn Sie sowohl Ihre Anwendungen als auch Ihren DR-Failover-Standort in Google Cloud ansiedeln, haben Sie für den Betrieb Ihrer Produktionsanwendung und der DR-Konfiguration einen betrieblichen CO₂-Nettoausstoß von Null.

Nun sollten Sie sich auf die Optimierung des Designs für Ihren DR-Failover-Standort in Google Cloud konzentrieren. Das optimale Muster hängt von Ihrem Anwendungsfall ab.

Eine vollständige Hochverfügbarkeitskonfiguration oder ein heißes Muster bedeutet beispielsweise, dass Sie alle Ihre Ressourcen verwenden. Es gibt keine inaktiven Standby-Ressourcen und Sie nutzen die Ressourcen immer dann, wenn diese benötigt werden. Alternativ ist für Ihr RTO vielleicht keine vollständige Hochverfügbarkeitskonfiguration erforderlich. Stattdessen können Sie ein warmes oder kaltes Muster einführen, wenn Sie Ressourcen bei einem Notfall oder großen Ausfall nach Bedarf skalieren oder hochfahren müssen.

Das Einführen eines warmen oder kalten Musters bedeutet, dass alle oder ein Teil der für die Notfallwiederherstellung benötigten Ressourcen erst bei Bedarf zum Einsatz kommen. Dies führt zu genau den Fragen, die wir schon für das erste Szenario genannt haben: Was ist, wenn ich Ressourcen bei einem Notfall oder großen Ausfall unbedingt benötige? Woher weiß ich, ob die Ressourcen verfügbar sind, wenn ich sie benötige? Wie kann das funktionieren?

Wie im vorherigen Szenario besteht eine einfache Lösung darin, für Ihre Arbeitslasten bei Bedarf zonale Compute Engine-Ressourcen zu reservieren. Da Ihr Produktivbetrieb nun in Google Cloud stattfindet, können Sie sich an unsere Google Cloud-Expertinnen und -Experten wenden, um Ihre Nutzung zu prognostizieren und von den Rabatten für zugesicherte Nutzung zu profitieren. Bei Anwendung dieser Rabatte erwerben Sie Nutzungsrechte für Rechenressourcen (vCPUs, Arbeitsspeicher, GPUs und lokale SSDs) zu einem reduzierten Preis und „abonnieren“ diese Ressourcen für ein Jahr oder drei Jahre. Rabatte für zugesicherte Nutzung sind deshalb ideal für Arbeitslasten mit vorhersehbarem Ressourcenbedarf.

Wenn Sie von den Rabatten für zugesicherte Nutzung Gebrauch machen, kann Google Cloud mithilfe Ihrer Prognose gewährleisten, dass die eigenen Rechenzentren jederzeit auf Ihre Anforderungen abgestimmt sind. Somit müssen keine Server aktiv sein, die überdimensioniert sind und nicht optimal genutzt werden. Nachhaltigkeit ist ein Balanceakt zwischen dem verbrauchten Strom, der Art von Strom, die verwendet wird, und der Nutzung von Ressourcen, die in den Rechenzentren betrieben werden.

3. Produktivbetrieb in einer anderen Cloud, mit Google Cloud als DR-Standort

Wenn Sie ihre Arbeitslasten lokal ausführen, ist Ihre CO₂-Bilanz eine Kombination aus der Nutzung von Ressourcen sowohl außerhalb als auch innerhalb von Google Cloud (wobei letzteres CO₂-neutral ist). Ist der Produktivbetrieb in einer anderen Cloud angesiedelt, sollten Sie die Nachhaltigkeitsmerkmale dieser Infrastruktur hinsichtlich Ihrer eigenen Nachhaltigkeitsziele untersuchen. Es gibt mehrere Möglichkeiten, CO₂-Neutralität zu erreichen, und viele Organisationen beschreiten unterschiedliche Wege für ihre eigenen Nachhaltigkeitsziele. In den letzten drei Jahren hat Google den Fokus darauf gelegt, den eigenen Stromverbrauch mit erneuerbarer Energie abzudecken. Im September 2020 nun hat sich Google das Ziel gesetzt, für alle Rechenzentren rund um die Uhr CO₂-freie Energie zu beziehen. Wir glauben, dass diese Zusicherungen unseren Cloud-Kunden helfen werden, ihre eigenen Nachhaltigkeitsziele zu erreichen.

Unabhängig davon, welches Szenario für Ihre Organisation gilt, ist die Nutzung von Google Cloud für die Notfallwiederherstellung eine einfache Möglichkeit, Ihren Energieverbrauch zu senken. Bei Google Cloud nehmen wir die Zusammenarbeit mit unseren Kundenunternehmen sehr ernst. Wir stellen uns auf deren aktuelle Situation ein und freuen uns, wenn sie uns im Rahmen der Zusammenarbeit die Prognosen für ihren Ressourcenverbrauch mitteilen. So können wir ermitteln, worauf wir uns bei der Erweiterung der Rechenzentren konzentrieren müssen. Unsere Rechenzentren sind so konzipiert, dass sie klimaneutral und für eine maximale Auslastung optimiert sind. Die daraus resultierenden Vorteile werden an unsere Kunden weitergegeben, die wiederum ihre eigene CO₂-Bilanz verbessern können. Wenn es um Nachhaltigkeit geht, erreichen wir mehr, wenn wir zusammenarbeiten.

Weiterlesen: In unserem kostenlosen Whitepaper „Moving toward 24x7 Carbon-Free Energy at Google Data Centers: Progress and Insights“  erhalten Sie weitere Informationen, die Sie auf Ihrem Weg zu CO₂-freier Energie rund um die Uhr inspirieren und unterstützen.