Stromkosten-Berechnung virtueller Server

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Motivation

Was kostet eigentlich der Strom für einen virtuellen Server? Viele kleine und mittlere Unternehmen, genauso wie Internet Service Provider bieten mittlerweile virtuelle Server an. Gespräche mit einer Hand voll Anbieter ergab, dass gerade bei deckend kalkulierten Angeboten (Der Kunde kann das verbrauchen, was er bezahlt) die Stromkosten ein stiefmütterliches Dasein führen. Hier kann durch präzisere Kalkulation die Wettbewerbsfähigkeit gesteigert werden.

Stromverbrauch des Hosts

Benötigt wird der Verbrauch an Kilowattstunden (kWh) des Host-Systems pro Monat, die Kosten pro kWh und eine Liste der relativen Resourcen-Anteile der virtuellen Server. Angenommen es sollen die Kosten eines Host-Systems berechnet werden, das im Produktivbetrieb 250 Watt pro Stunde verbraucht. Dafür muss zuerst der absolute Verbrauch pro Monat errechnet werden. Man könnte meinen es wäre:

V_s = Verbrauch pro Stunde in Watt
kWh_{Monat} = \frac{V_s*24*30}{1000} = 186 kWh (für Beispielwert)

Gerade mittelständische Unternehmen aber auch Diensteanbieter sollten die regulären Arbeitszeiten im Auge behalten und zweimal messen. Einmal während der Arbeitszeit und einmal außerhalb. Die Messung in der Ruhezeit könnte 175 Watt Verbrauch pro Stunde ergeben haben. Außerdem sind Wochenenden zu beachten, an denen nicht gearbeitet wird. Ausgehend von einer achtstündigen Fünf-Tage-Woche, wie sie in kleinen und mittleren Unternehmen zu finden ist, wird die Berechnung nur etwas komplizierter. Zuerst wird der durchschnittliche Stromverbrauch benötigt. Dafür wird der absolute Verbrauch der acht Stunden Arbeitszeit an fünf Tagen und der Rest an Ruhezeit und dem Wochende aufsummiert und durch die 720 Stunden des kaufmännischen Monats geteilt.

V_a = Verbrauch während der Arbeitszeit in Watt
V_r = Verbrauch während der Ruhezeit in Watt
S_a = Tägliche Arbeitsstunden
W_{avg}=\frac{V_a*(S_a*5*4)+V_r*((48*4)+((24-S_a)*5*4)))}{720} = 180 Watt/Stunde

In die erste Funktion eingesetzt:

 kWh_{Monat} = \frac{180*24*30}{1000} \sim 130kWh pro Monat

Ressourcen-Anteil des virtuellen Servers

Dieser Wert soll jetzt auf die virtuellen Server aufgeteilt werden ohne den konkreten Stromverbrauch der einzelnen Server-Komponenten zu kennen. Um nicht den konkreten Stromverbrauch eines Prozessors erraten zu müssen wird der Anteil relativ ausgedrückt.

Die Ressourcen Prozessor-Zeit, Arbeitsspeicher-Kontingent und Festplatten-Kontingent sind die größten Posten auf dieser Rechnung (die natürlich beliebig detailiert fortgeführt werden kann). Diese Ressourcen haben eines gemeinsam: Ihre Größen sind bekannt. Kontingente sind immer natürliche Zahlen und die Prozessor-Zeit kann (wegen des kleinen Tricks) 100% nicht übersteigen.

Ein virtueller Server könnte also 50% Prozessor-Zeit, 512 MiB Arbeitsspeicher und 100 GiB Festplatten-Speicher auf einem Host mit 2048 MiB Arbeitsspeicher und 200 GiB Festplatten-Speicher in Anspruch nehmen.

V_{RAM} = Zugewiesenes Arbeitsspeicher-Kontingent des virtuellen Servers
\sum{RAM} = Gesamter Arbeitsspeicher des Hosts
V_{Dsk} = Zugewiesenes Festplatten-Kontingent des virtuellen Servers
\sum{Dsk} = Gesamter Festplattenspeicher des Hosts
V_{c} = Prozentualer Anteil des virtuellen Servers an der Prozessor-Zeit
VServer_{Anteil}=(\frac{V_{RAM}}{\sum{RAM}}+\frac{V_{Dsk}}{\sum{Dsk}}+V_{c}*0,01)*\frac{1}{3}

Die Daten des Beispiels eingesetzt:
VServer_{Anteil}=(\frac{512}{2048}+\frac{100}{200}+50*0,01)*\frac{1}{3} = 0,\bar{3}

Der Anteil des virtuellen Servers am Host beträgt also 0,3 (30 %).

Stromkosten des virtuellen Servers

Die Werte werden jetzt zusammengeführt, wobei der Preis pro kWh zusätzlich benötigt wird. Dieser könnte bei 0,19 Euro/kWh liegen.

P_{kWh} = Preis pro Kilowattstunde
Euro_{vStrom}= kWh_{Monat}* VServer_{Anteil}*P_{kWh}

Aus den ersten beiden Teilen ist bereits bekannt, dass der Host im Monat 130 kWh verbraucht und der Anteil des virtuellen Servers 0,3 (Periode) beträgt.

Die Daten des Beispiels eingesetzt:
Euro_{vStrom}= 130*0,3*0,19 = 7,410 

Der virtuelle Server kostet 7,410 € Strom anteilig pro Monat.

Wenn zwei Strommessungen zu umfangreich sind, kann auch direkt die erste Funktion angwendet werden, dann allerdings mit ungenaueren Ergebnissen (hier wäre das Ergebnis dann ~ 10,6 €). Für einen Internet Service Provider mit kleinen Margen ein enormer Unterschied.

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