Serverbetrieb und Energieverbrauch

[EdRoxter]

Hallöchen zusammen,

da ich unter Anderem auch für eine Firma, die im ökologischen Sektor aktiv ist, ein paar Server verwalte, möchte ich mal allgemein das Thema Energieverbrauch in den Raum werfen.

Kennt jemand bspw. Fallstudien oder sonstige erprobte Konzepte, mit denen sich der Energieverbrauch von Servern senken lässt? Welche Hardware ist besonders energiesparend? usw.

Das ist natürlich bei 3 Servern eher eine Sache fürs Understatement als wirklich wirkungsvolles Umweltmanagement, aber auch Kleinvieh macht ja bekanntlich auch Mist..

[daemotron]

Kennt jemand bspw. Fallstudien oder sonstige erprobte Konzepte, mit denen sich der Energieverbrauch von Servern senken lässt? Welche Hardware ist besonders energiesparend? usw.

Eine Fallstudie habe ich leider nicht bei der Hand, aber ein erprobtes Konzept ist natürlich Konsolidierung - nichts tillt mehr als ein idlender Server, womöglich auch noch ohne Power Management (das wäre dann die nächste erprobte Technik; mit dem On-Demand Governor hatte ich bisher keine Schwierigkeiten).

Bei der Hardware gilt (mittlerweile wieder), dass neuere Prozessoren deutlich energieeffizienter arbeiten als noch ein, zwei Generationen davor (vergleiche mal die Verlustleistung eines Netburst PIV oder Xeon mit der eines Core-Prozessors...). In Bereichen, in denen es (z. B. aus kühlungstechnischen Gründen) so richtig auf den Energieverbrauch ankommt, ist vielleicht sogar ein Blick auf die Notebook-Prozessoren von Intel (Centrino 2) interessant - allerdings mit der Implikation, dass die Dinger eigentlich nicht für den 24/7-Betrieb ausgelegt sind. Für Spezialanwendungen (kleine Router, Büro-NAS, ...) bleiben auch immer noch Geode und Atom - für einen "normalen" Server sind die allerdings zu leistungsschwach.

Der zweite große Energie-Schluckspecht im Server sind die Platten - je mehr RPMs, desto mehr Saft saugen die. Da muss man allerdings sehr genau darauf achten, wofür der Server die Scheiben braucht. Ein RAID10 aus 10k-Platten ist bei einem Webserver wahrscheinlich pure Energieverschwendung (dafür gibt's Caching-Module oder notfalls ne RAMdisk), bei einem Datenbankserver mit hoher Schreiblast aber möglicherweise unumgänglich. Ebenfalls Energievergeudung ist der einsatz von ungepufferten RAID-Controllern (à la 3ware, LSI & Co). Moderne CPUs haben genug Power, um den Job per Software-RAID nebenher mit zu erledigen (unter Linux per Device Mapper oder Logical Volume Manager, bei Solaris mit ZFS). Wer wirklich schnelle Plattenzugriffe (auch schreibend) braucht, nutzt einen gepufferten RAID-Controller (gleiche Argumentation wie bei schnelldrehenden Platten und vielen Spindeln...)

Der letzte große Energiefresser kann das Netzteil sein, wenn falsch dimensioniert (meist werden zu fette Netzteile verbaut). Ein Beispiel: ein 800W-Netzteil erreicht seinen optimalen Wirkungsgrad (~80%) irgendwo im Bereich 650W+ (in die Spec schauen, ist je nach Netzteil unterschiedlich). Ein durchschnittlicher Intel-Server mit zwei bis vier Kernen und zwei Platten hat aber eine Leistungsaufnahme irgendwo im Bereich ~ 150W. In diesem Bereich erreichen große Netzteile aber nur einen Wirkungsgrad von ~ 40% - da geht also eine Riesenmenge an Energie einfach so durch den Schornstein. Die Auslegung des Netzteils sollte sich also möglichst dicht an der nominalen Leistungsaufnahme orientieren. Ein gewisser Puffer für Spitzen muss schon sein, aber 800W (was man häufig sieht) ist für die meisten Pizzaschachteln hoffnungslos überdimensioniert.

[EdRoxter]

http://www.triplespark.net/tmp/stromsparen.html:

Messung an Arber, ohne Bildschirm:
CPU freq. busy idle
300 MHz 70.4 W 61.5 W
600 MHz 77.2 W
900 MHz 81.8 W
1200 MHz 82.3 W 60.8 W
1500 MHz 86.5 W
1800 MHz 91.1 W
2100 MHz 96.0 W 61.7 W
2400 MHz 102.5 W Ungenauigkeit ca. 0.5 W (geschätzt)

Das bedeutet: CPU frequency scaling bringt verbrauchsmäßig überhaupt gar nichts!
Die Kisten werden nur langsamer, verbrauchen im idle-Zustand aber genau
dasselbe. (Nur unter Voll-Last kann man damit den Verbrauch drosseln, aber die
Geschwindigkeit wird dabei anteilsmäßig mehr gedrosselt, als der Verbrauch.)

Bei mir daheim bringt das Herunterschalten der CPU-Frequenz auch keine
Veränderung gegenüber einer idle CPU, obwohl die Kiste dadurch stark spürbar
langsamer wird (ich kann nur 2 Geschwindigkeitsstufen wählen).

Schade eigentlich. Aber idle ist wohl idle, egal bei welcher Taktrate.. Und da zumindest zwei der Kisten mit einem CRM-System auf PHP/mySQL maximal zwischendurch kurze Lastspitzen bei Queries erzeugen (loadavg auf 15min ist im Tagesbetrieb bei ca. 0.5), gälte es in meinem Fall wohl eher, bei den Festplatten und Netzteilen zu schauen, wie effektiv die in Bezug auf Energieverbrauch arbeiten.

[Joe User]

Als Ergänzung zu jfreund noch der Hinweis auf die ULV-Versionen von CPU und RAM, sowie SSDs.

[Joe User]

http://www.triplespark.net/tmp/stromsparen.html

Das Dokument ist von "03/2007, 08/2007", seitdem hat sich viel bei der Hardware als auch der Software getan. Insbesondere die neuen C-States bringen viel und auch der Linux-Kernel wird mit den nächsten Versionen erheblich energieeffizienter arbeiten als bisher...

[EdRoxter]

Aye, darauf habe ich nicht geachtet. Naja. Schaden kann ondemand jedenfalls nicht. :)

[daemotron]

Frequency Scaling bringt tatsächlich nur etwas für den Energieverbrauch, wenn gleichzeitig die Kernspannung runtergeregelt wird. Bei Netburst-Kernen hat das nicht sauber funktioniert; die Kernspannung wird ja über's Motherboard geregelt - Chipsatz und CPU müssen dafür eng zusammen arbeiten.