¿La elección de la CPU afecta el presupuesto energético de una granja de servidores básicos?

¿La elección de la CPU afecta el presupuesto energético de una granja de servidores básicos?

¿Cómo afecta la elección de la CPU al presupuesto energético de una granja de servidores básicos? Me pregunto cuánto cuesta por año alimentar los tipos de servidores básicos de Facebook, Twitter y otros. usar.

Tomemos uno de esos servidores típicos (un procesador Intel Xeon X5650) y una carga típica con los 12 núcleos, cada uno funcionando al 90% de su capacidad.

¿Cuál sería el consumo de energía anual? ¿Qué suposiciones deben hacerse aparte del escenario anterior? ¿Y cuánto le costaría esto a una empresa que operara a la escala de las anteriores? ¿Qué tal enfriar? ¿Cuánto enfriar un servidor así?

Si la carga se redujera, digamos, al 45%, ¿en qué proporción disminuirían los costos de energía y refrigeración?

Respuesta1

Tu pregunta original esenteramentedemasiado amplio, ya que es imposible hacer ni siquiera una estimación aproximada de los dólares reales, porque hayjustodemasiadas variables involucradas (cientos de miles). Ni siquiera voy a intentar dar con un número. En lugar de eso, sólo voy a discutir un aspecto particular de los costos de hosting: la CPU.


CPU!

Los costos operativos de la CPU dependenfuertementesobre elgeneracióndel servidor.

PorgeneraciónQuiero decir, aproximadamente cuándo se lanzó el procesador, pero más importante aún, en qué arquitectura se basa.

A medida que los procesadores se han vuelto más complicados y avanzados, también han desarrollado funciones de administración de energía más sofisticadas. Echemos un vistazo a la evolución de la administración de energía del procesador Intel y tengamos en cuenta que todas las funciones sonacumulativocon el tiempo, lo que significa que si una característica existía en un procesador más antiguo, probablemente exista en los más nuevos, pero puede mejorarse o ser más eficiente en las generaciones de procesadores más nuevas.

Para poner un ejemplo extremo, si observaras un chip de servidor muy antiguo, algo así como unPentium II Xeón, es posible que notes que la hoja de especificaciones no menciona nada sobre la tecnología de ahorro de energía. Este chip utilizará su TDP máximo prácticamente todo el tiempo.

Algo un poco más nuevo (pero todavía muy antiguo - ~2005), como unXeón 3.80E, que es algo más nuevo que Pentium IV pero más antiguo que la arquitectura "Core", comienza a mostrar signos de que Intel es consciente del ahorro de energía: "Intel SpeedStep Technology" aparece en la hoja de datos del producto.

Avance a un Xeon basado en microarquitectura Core2 (~2008), como esteX5365, y notas varias cosas:

  • La CPU tieneEstados inactivosfuncionalidad de ahorro de energía, lo que significa que puede pasar a un modo de menor consumo de energía, en algún punto entre estar "apagado" y "completamente funcionando", cuando no está haciendo nada activamente. Puede cambiar los estados inactivos decenas o cientos de veces por segundo, para lograr un gran ahorro de energía "de grano fino".

  • La tecnología SpeedStep que vimos antes ya está disponibleMejoradoLa tecnología SpeedStep, que es más fina, lo que significa que la CPU puede caer a un voltaje específico que se ajuste exactamente a la carga de trabajo actual, y si la carga de trabajo aumenta o disminuye, puede escalar tanto la velocidad del ventilador como el consumo de energía de la CPU según la carga de trabajo cambia (incluso si la carga de trabajo fluctúa más de una vez por segundo).

  • A partir de la microarquitectura central, empezamos a ver a Intel vendiendo procesadores Xeon con el prefijo "L", que significa "bajo voltaje". Estos procesadores tienen una potencia de diseño térmico (TDP) más baja, lo que significa que están diseñados para funcionar constantemente con menores cantidades de consumo de energía (principalmente impulsado por el funcionamiento a un voltaje más bajo) que sus contrapartes que consumen más energía. Estas piezas se ofrecen comouna opción, porque puede obtener un rendimiento ligeramente mayor si utiliza las piezas ordinarias que consumen mucha energía, que tienen el prefijo "E" o "X".

  • Se utiliza la tecnología Intel de conmutación basada en la demanda. Citando el sitio web de Intel:

    La conmutación basada en demanda Intel® es una tecnología de administración de energía en la que el voltaje aplicado y la velocidad del reloj de un microprocesador se mantienen en los niveles mínimos necesarios hasta que se requiera más potencia de procesamiento. Esta tecnología se introdujo como tecnología Intel SpeedStep® en el mercado de servidores.

Avance a un Xeon basado en microarquitectura Nehalem, como esteX3480, y notas varias cosas:

  • Tecnología Intel Turbo Boost; Esta CPU funcionará a velocidades muy eficientes energéticamente (gran rendimiento por vatio) la mayor parte del tiempo, pero si la CPU experimenta picos de utilización muy altos, puede exceder el TDP normal (para un mayor consumo de energía y menos eficiencia) para ofrecer más rendimiento en modo "Turbo".

  • Hiperproceso; esto significa que puedes ejecutar cuatro núcleos con rendimientocercacuál sería el rendimiento con ocho núcleos, pero con una eficiencia altísima. Hyperthreading es un mecanismo que ahorra costos y energía, lo que le permite mejorarrendimiento por vatio(usted pone la misma energía, pero obtiene más rendimiento que en los procesadoressinhiperproceso).

Salta hacia Westmere (Nehalem-C, también conocido como el psiquiatra de Nehalem)Xeon X5650, que es lo que preguntaste en tu pregunta, y la situación es básicamente la misma en cuanto a energía que el Nehalem original anterior, excepto que tendrás un uso de energía ligeramente menor en todos los ámbitos, porque el tamaño de fabricación es más pequeño.

Ahora, después de Westmere/Nehalem, tenemostresFaltan más microarquitecturas para llegar hasta el día de hoy:

  • Sandy Bridge, 2011, una familia de procesadores de 32 nm con una nueva microarquitectura (también conocida como "tock");
  • Ivy Bridge, 2012, una familia de procesadores de 22 nm basada en la microarquitectura Sandy Bridge pero con menor consumo de energía y mejor eficiencia energética (también conocido como "tick-plus");
  • Haswell, 2013, una familia de procesadores de 22 nm con una nueva microarquitectura (también conocida como "tock").

Cada una de estas sucesivas generaciones de procesadores nos ha brindado mejores funciones de administración de energía, ya que esta es una de las principales áreas de enfoque de Intel en este momento, por varias razones:

  • Están enviando tabletas x86 con capacidades de batería muy pequeñas, que necesitan procesadores energéticamente eficientes.
  • Los centros de datos quieren reducir los costos de energía y de calefacción y refrigeración.
  • A medida que los usuarios normales de computadoras de escritorio dejan de necesitar cada vez más potencia informática, pueden comenzar a reducir sus costos de energía, producción de calor, etc., optando por procesadores más eficientes que ofrecen mejoras de rendimiento más modestas pero que reducen drásticamente el uso de energía.
  • A medida que los procesadores se vuelven más complicados internamente, hay más espacio para lógica y circuitos complicados que calculan exactamente cuánta energía se necesita para proporcionar la carga de trabajo actual de manera eficiente, manteniendo al mismo tiempo el desperdicio al mínimo absoluto. Intel ha invertido mucho en esta tecnología en las últimas generaciones de CPU.

  • Un Xeon de bajo voltaje de Sandy Bridge, como elE3-1260L, esbastanteeficiente, a la vez que es de cuatro núcleos con hyperthreading. Su TDP de 45 vatios no debe tomarse como un indicador de que es lento; ni mucho menos: es mucho más rápido que incluso los procesadores TDP de 105 W de hace unos años.

  • Un Xeon de bajo voltaje de Ivy Bridge, como elE3-1265Lv2, es incluso más eficiente que el 1260L, con un TDP de 45 vatios, pero un rendimiento significativamente mejor y un regulador de voltaje en la CPU para una respuesta de cambio de voltaje extremadamente rápida.

  • Un Xeon de bajo voltaje Haswell, como elE3-1265Lv3, es el pináculo de lo que hay actualmente disponible en el mercado en términos de eficiencia energética, con un TDP todavía de 45 vatios, pero aún mejor rendimiento y mayor ahorro de energía.

Por supuesto, fuera de la categoría de bajo voltaje, también hay Xeons de mayor rendimiento en la serie reciente, como el bestial15 núcleosE7-8890 v2, que se lanzará en el primer trimestre de 2014, es increíblemente de gama alta, con un TDP de 155 vatios (muy grande para una CPU); la gran diferencia es que, con todos esos núcleos de gama alta, este procesador puede hacermuchomás que un chip de bajo voltaje.

En general, su X5650, a cuatro generaciones de la generación actual (por cierto, solo tiene 6 núcleos con hyperthreading, no 12 núcleos), rivalizará con algo así como un Xeon de marca "E3" de cuatro núcleos y nivel básico. de las generaciones Ivy Bridge o Haswell, aunque tiene más núcleos. Las CPU más nuevas tienen una frecuencia de reloj más alta, más caché L3, admiten RAM más rápida y son más eficientes energéticamente que un X5650 anterior, lo que significa que podrán seguir el ritmo aunque tengan menos núcleos.


El impacto del ajuste de carga en el costo

Si la carga se redujera, digamos, al 45%, ¿en qué proporción disminuirían los costos de energía y refrigeración?

Bueno, según lo que sabemos anteriormente, si las CPU fueran CPU modernas (Sandy Bridge, Ivy Bridge o Haswell), es probable que los costos de energía y refrigeraciónsolo para la CPU(por no hablar de la placa base, el disco duro, la RAM, etc.) probablemente fallaríaaproximadamente linealmentecon carga reducida. De todos modos, ese es el objetivo final: si desea X número de instrucciones por segundo, costará $ AAAA; si desea X*10 número de instrucciones por segundo, le costará $AAAA*10. Las escalas lineales generan una economía muy predecible, y eso es a lo que apunta Intel.

Por supuesto, las CPU de la generación anterior ni siquiera se acercaban a ser lineales, porque desperdiciaban mucha energía simplemente estando inactivas, e incluso cuando se utilizaban por completo, no estaban haciendo el mejor uso de los recursos disponibles. porque carecían de funciones como HyperThreading.


Intentar (muy vagamente) esbozar cómo abordar una respuesta a su pregunta original.

Ahora que conoce todos esos detalles sobre las CPU, le contaré un secreto: las CPU no representan la mayor parte de los costos operativos de los principales sitios web. Los mayores costos sonempleados,instalaciones(bienes raíces, terrenos, centros de datos, etc.), yenfriamiento.

Para calcular un costo operativo "al revés" para algo como Facebook o Twitter, debe considerar lo siguiente:

  • Incluso si usan las CPU más nuevas, todavía están pagando por la electricidad para el enfriamiento (cuesta menos, obviamente, si el ambiente exterior es muy frío, en comparación con el verano, cuando puede costar mucho mantener los servidores refrigerados). Los costos de refrigeración varían dependiendo de si utilizan energía "fuera de la red" (eólica, solar) o compran electricidad a la empresa de servicios públicos, que podría producirla a partir de carbón o energía nuclear, etc. Los costos también varían mucho de un país a otro. , ya que los costos de la energía son variables de una región a otra, dependiendo de dónde obtienen su energía, cuánta demanda hay, etc.

  • Placas base, discos duros, SSD, RAM, ventiladores de refrigeración, equipos de red, iluminación, equipos de seguridad, oficinas para empleados, etc. consumen energía adicional y los costos incurridos aquí pueden variar.salvajementedependiendo de qué tan eficientemente se esté ejecutando la operación.

  • Los costos de las instalaciones dependerán de cuánto énfasis se ponga en la seguridad y protección. Por ejemplo, los generadores diésel de respaldo generan un costo significativo, tanto en términos de combustible, pruebas periódicas del correcto funcionamiento de los generadores, paquetes de baterías (para mantener una energía constante mientras los generadores diésel se inician), etc. Sin estos costos, su centro de datos es más probable que experimente cortes totales en caso de un corte de energía principal, pero los costos operativos diarios se reducirán significativamente. Además, los costos aumentan con cosas como cámaras de seguridad, guardias armados, lectores de credenciales, etc., que también pueden considerarse "extras opcionales" si realmente estás tratando de ser básico.

  • También hay que refinar eldefinición de la pregunta que estás haciendopara obtener cifras precisas. Por ejemplo, ¿se considera que los especialistas en soporte de TI, que mantienen el hardware y la red del servidor, forman parte del costo de operación de un centro de datos? ¿Se tienen en cuenta en el coste los programadores que escriben el software? ¿Qué hay de los administradores de sistemas? ¿Qué hay de los gerentes? ¿Qué tal los conserjes que limpian los pisos y reemplazan las bombillas? ¿Qué pasa con los impuestos que le deben al gobierno? ¿Dónde dejas de medir los costos? Todo esto es parte de la definición de tu problema, y ​​como no soy psíquico y no sé qué estás preguntando exactamente, no intentaré responder ninguna de estas preguntas. De todos modos, la mayoría de ellos están fuera de tema para SuperUser.

Habiendo dicho todo eso, estoyaúnNo vamos a hacer ninguna estimación aproximada en términos de dólares. Tendrá que resolverlo por su cuenta, basándose en las suposiciones que desee hacer sobre los procedimientos operativos de la empresa, el costo de la electricidad, la temperatura exterior, el costo de la mano de obra, etc.

información relacionada