
CPU 선택은 상용 서버 팜의 에너지 예산에 어떤 영향을 줍니까? Facebook, Twitter 등의 상용 서버에 전력을 공급하는 데 연간 비용이 얼마나 드는지 궁금합니다. 사용.
이러한 일반적인 서버 중 하나인 Intel Xeon 프로세서 X5650과 각각 90% 용량으로 실행되는 12개 코어가 모두 포함된 일반적인 로드를 살펴보겠습니다.
연간 전력 소비량은 얼마나 될까요? 위의 시나리오 외에 어떤 가정을 해야 합니까? 그리고 위와 같은 규모로 운영되는 회사의 비용은 얼마입니까? 냉각은 어떻습니까? 그러한 서버를 냉각하려면 얼마입니까?
부하가 45%로 줄어들면 전력 및 냉각 비용은 어느 정도 줄어들까요?
답변1
귀하의 원래 질문은전적으로너무 광범위해서 실제 달러를 대략적으로 추정하는 것조차 불가능합니다.단지변수가 너무 많습니다(수십만 개). 나는 숫자를 생각해내려고 시도조차 하지 않을 것이다. 대신 호스팅 비용의 특정 측면인 CPU에 대해서만 논의하겠습니다.
CPU!
CPU 운영 비용은 다음과 같습니다.무겁게에세대서버의.
에 의해세대내 말은 프로세서가 출시된 대략적인 시기이지만 더 중요한 것은 프로세서가 어떤 아키텍처를 기반으로 하는지입니다.
프로세서가 더욱 복잡해지고 발전함에 따라 더욱 정교한 전원 관리 기능도 개발되었습니다. Intel 프로세서 전원 관리의 발전 과정을 살펴보고 모든 기능이누적이는 시간이 지남에 따라 기능이 이전 프로세서에 존재했다면 최신 프로세서에도 존재할 수 있지만 최신 프로세서 세대에서는 개선되거나 더 효율적일 수 있음을 의미합니다.
극단적인 예로 아주 오래된 서버 칩을 본다면펜티엄 II 제온, 사양 시트에 절전 기술에 대한 내용이 전혀 언급되어 있지 않다는 것을 알 수 있습니다. 이 칩은 거의 항상 최대 TDP를 사용합니다.
조금 더 새로운 것(그러나 여전히 매우 오래된 것 - ~2005년)제온 3.80EPentium IV보다 최신이지만 "Core" 아키텍처보다 오래된 버전은 Intel이 절전을 인식하고 있다는 징후를 보이기 시작합니다. "Intel SpeedStep Technology"는 제품 데이터 시트에 나열되어 있습니다.
다음과 같이 Core2 마이크로아키텍처 기반 Xeon(~2008)으로 넘어가세요.X5365, 다음과 같은 몇 가지 사항을 확인할 수 있습니다.
CPU는유휴 상태절전 기능은 "전원이 꺼진" 상태와 "완전히 실행되는" 상태 사이에서 아무것도 하지 않을 때 저전력 모드로 떨어질 수 있음을 의미합니다. 매우 "세밀한" 전력 절감을 위해 초당 수십 또는 수백 번씩 유휴 상태를 전환할 수 있습니다.
이전에 보았던 SpeedStep 기술이 이제향상된SpeedStep 기술은 더욱 세분화되어 CPU가 현재 작업 부하에 딱 맞는 특정 전압으로 떨어질 수 있으며, 작업 부하가 증가하거나 감소하면 팬 속도와 CPU 전력 소비를 모두 조정할 수 있습니다. 워크로드가 변경됩니다(워크로드가 초당 2회 이상 변동하는 경우에도 마찬가지).
코어 마이크로아키텍처부터 시작하여 인텔이 "저전압"을 의미하는 "L" 접두어를 사용하여 Xeon 프로세서를 판매하는 모습을 볼 수 있습니다. 이러한 프로세서는 열 설계 전력(TDP)이 낮습니다. 즉, 전력을 많이 소비하는 프로세서보다 더 낮은 에너지 소비(주로 낮은 전압에서 작동하여 구동)로 지속적으로 작동하도록 설계되었습니다. 이러한 부품은 다음과 같이 제공됩니다.옵션, "E" 또는 "X" 접두사가 붙은 일반적인 전력 소비가 많은 부품을 사용하면 약간 더 많은 성능을 얻을 수 있기 때문입니다.
Intel Demand-Based Switching 기술이 사용됩니다. 인텔 웹사이트 인용:
인텔® 수요 기반 스위칭은 더 많은 처리 능력이 필요할 때까지 마이크로프로세서의 인가 전압과 클럭 속도를 필요한 최소 수준으로 유지하는 전원 관리 기술입니다. 이 기술은 서버 시장에 Intel SpeedStep® 기술로 소개되었습니다.
다음과 같이 Nehalem 마이크로아키텍처 기반 Xeon으로 넘어가세요.X3480, 다음과 같은 몇 가지 사항을 확인할 수 있습니다.
인텔 터보 부스트 기술; 이 CPU는 대부분의 경우 전력 효율이 매우 높은(와트당 뛰어난 성능) 속도로 실행되지만, CPU 사용률이 매우 높아지면 일반 TDP(전력 소비 증가 및 효율성 감소)를 초과하여 더 많은 성능을 제공할 수 있습니다. "터보" 모드에서의 성능.
하이퍼스레딩; 이는 성능을 갖춘 4개의 코어를 실행할 수 있음을 의미합니다.가까운8개의 코어를 사용하면 성능은 어떨지 모르지만 효율성은 매우 높습니다. 하이퍼스레딩은 비용 절감과 절전 메커니즘을 동시에 제공하므로 더 나은 작업을 수행할 수 있습니다.와트당 성능(프로세서에 비해 동일한 에너지를 투입하지만 더 많은 성능을 얻을 수 있습니다.없이하이퍼스레딩).
Westmere(Nehalem-C, 일명 Nehalem의 축소판)로 이동하세요.제온 X5650, 이는 귀하의 질문에서 질문한 내용이며 상황은 기본적으로 위의 원본 Nehalem과 전력 측면에서 동일합니다. 단, 제작 크기가 더 작기 때문에 전반적으로 전력 사용량이 약간 낮다는 점만 다릅니다.
이제 Westmere/Nehalem에 이어삼현재에 이르기까지 더 많은 마이크로아키텍처가 필요합니다.
- Sandy Bridge, 2011년, 새로운 마이크로아키텍처(일명 "tock")를 갖춘 32nm 프로세서 제품군;
- Ivy Bridge, 2012년, Sandy Bridge 마이크로아키텍처를 기반으로 하지만 전력 소비가 낮고 전력 효율성이 향상된 22nm 프로세서 제품군(일명 "틱 플러스")
- Haswell, 2013년, 새로운 마이크로아키텍처(일명 "tock")를 갖춘 22nm 프로세서 제품군.
이러한 연속 세대의 프로세서 각각은 더 나은 전원 관리 기능을 제공했습니다. 이는 여러 가지 이유로 현재 Intel의 주요 초점 영역 중 하나입니다.
- 그들은 전력 효율적인 프로세서가 필요한 매우 작은 배터리 용량을 갖춘 x86 태블릿을 출시하고 있습니다.
- 데이터센터는 에너지와 난방 및 냉방 비용을 절감하기를 원합니다.
- 일반 데스크탑 사용자는 점점 더 많은 컴퓨팅 성능이 필요하지 않게 되면서, 약간의 성능 향상을 제공하면서도 전력 사용을 극적으로 줄이는 보다 효율적인 프로세서를 사용하여 에너지 비용, 열 출력 등을 줄일 수 있습니다.
프로세서 내부가 더욱 복잡해짐에 따라 현재 작업 부하를 효율적으로 제공하는 동시에 낭비를 최소화하는 데 필요한 전력량을 정확히 계산하는 복잡한 논리 및 회로를 위한 여지가 더 많아졌습니다. Intel은 최근 CPU 세대에서 이 기술에 막대한 투자를 해왔습니다.
Sandy Bridge 저전압 Xeon과 같은E3-1260L, 이다상당히효율적이면서도 하이퍼스레딩이 포함된 쿼드 코어입니다. 45와트 TDP가 느리다는 지표로 받아들여져서는 안 됩니다. 불과 몇 년 전의 105W TDP 프로세서보다 훨씬 빠릅니다.
Ivy Bridge 저전압 Xeon과 같은E3-1265L v2, 여전히 45W TDP를 사용하여 1260L보다 훨씬 더 효율적이지만 훨씬 더 나은 성능과 매우 빠른 전압 변화 응답을 위한 온 CPU 전압 조정기가 있습니다.
Haswell 저전압 Xeon과 같은E3-1265L v3는 여전히 45W TDP를 유지하면서 전력 효율성 측면에서 현재 시장에 출시된 제품의 정점이지만 더 나은 성능과 더 많은 절전 기능을 제공합니다.
물론 저전압 카테고리 외에도 Beastly와 같은 최신 시리즈에는 더 높은 성능의 Xeon도 있습니다.15코어2014년 1분기 출시 예정인 E7-8890 v2는 155와트 TDP(CPU의 경우 매우 큼)를 갖춘 믿을 수 없을 만큼 고급 제품입니다. 이 프로세서는 모든 고급 코어를 사용하여 하다많이저전압 칩 이상입니다.
전반적으로, 현재 세대에서 4세대가 제거된 X5650(12코어가 아닌 하이퍼스레딩이 포함된 6코어만 있음)은 상품 수준의 쿼드 코어 "E3" 브랜드 Xeon과 경쟁할 것입니다. 코어 수가 더 많더라도 Ivy Bridge 또는 Haswell 세대의 제품입니다. 최신 CPU는 더 높은 클럭 속도, 더 많은 L3 캐시, 더 빠른 RAM을 지원하고 이전 X5650보다 전력 효율적이므로 코어 수가 더 적더라도 이를 따라잡을 수 있습니다.
부하 조정이 비용에 미치는 영향
부하가 45%로 줄어들면 전력 및 냉각 비용은 어느 정도 줄어들까요?
위에서 알고 있는 내용에 따르면 CPU가 최신 CPU(Sandy Bridge, Ivy Bridge 또는 Haswell)인 경우 전력 및 냉각 비용이 발생할 가능성이 높습니다.CPU 단독으로(마더보드, 하드 드라이브, RAM 등은 말할 것도 없고) 아마도 다운될 것입니다.대략 선형적으로감소된 부하로. 어쨌든 이것이 궁극적인 목표입니다. 초당 X개의 명령을 원한다면 $YYY의 비용이 듭니다. 초당 X*10개의 명령을 원한다면 $YYY*10의 비용이 듭니다. 선형 스케일은 매우 예측 가능한 경제성을 제공하므로 이것이 바로 Intel이 목표로 하는 것입니다.
물론, 이전 세대 CPU는 단순히 유휴 상태일 때 많은 전력을 낭비하고, 완전히 활용된 경우에도 사용 가능한 리소스를 최대한 활용하지 못했기 때문에 선형에 가깝지도 않았습니다. HyperThreading과 같은 기능이 부족했기 때문입니다.
원래 질문에 대한 답변에 접근하는 방법을 (매우 모호하게) 스케치하려고 시도합니다.
이제 CPU에 대한 세부 사항을 모두 알았으므로 한 가지 비밀을 알려 드리겠습니다. CPU는 주요 웹 사이트 운영 비용의 대부분을 차지하지 않습니다. 가장 큰 비용은직원,시설(부동산, 토지, 데이터 센터 등) 및냉각.
Facebook이나 Twitter와 같은 서비스에 대해 "기본" 운영 비용을 계산하려면 다음 사항을 고려해야 합니다.
최신 CPU를 사용하더라도 여전히 냉각을 위해 전기 요금을 지불하고 있습니다(서버 냉각을 유지하는 데 많은 비용이 소요될 수 있는 여름에 비해 외부 환경이 매우 추운 경우 비용이 더 적게 듭니다). 냉각 비용은 "오프 그리드" 전력(풍력, 태양광)을 사용하는지 아니면 석탄이나 원자력 등을 사용하여 전기를 생산할 수 있는 유틸리티 회사에서 전기를 구입하는지에 따라 다릅니다. 비용도 국가마다 크게 다릅니다. , 에너지 비용은 에너지를 어디서 얻느냐, 수요가 얼마나 되는지 등에 따라 지역마다 다르기 때문입니다.
마더보드, 하드 드라이브, SSD, RAM, 냉각 팬, 네트워킹 장비, 조명, 안전 장비, 직원 사무실 등은 모두 추가 에너지를 소비하며 여기에서 발생하는 비용은 다양할 수 있습니다.격렬하게작업이 얼마나 효율적으로 실행되는지에 따라 다릅니다.
시설 비용은 안전과 보안을 얼마나 강조하느냐에 따라 달라집니다. 예를 들어, 백업 디젤 발전기에는 연료, 발전기의 올바른 작동에 대한 정기적인 테스트, 배터리 팩(디젤 발전기가 시동되는 동안 일정한 전력을 유지하기 위해) 등의 측면에서 상당한 비용이 발생합니다. 이러한 비용이 없으면 데이터 센터는 주전원 장애가 발생할 경우 전체 정전이 발생할 가능성이 높지만 일상적인 운영 비용은 크게 절감됩니다. 또한 보안 카메라, 무장 경비원, 배지 판독기 등과 같은 항목으로 인해 비용이 올라가는데, 이는 실제로 기본 기능을 갖추려는 경우 "추가 옵션"으로 간주될 수도 있습니다.
또한당신이 묻는 질문의 정의정확한 수치를 산출하기 위해서입니다. 예를 들어 서버 하드웨어와 네트워크를 유지 관리하는 IT 지원 전문가도 데이터 센터 운영 비용의 일부로 간주됩니까? 소프트웨어를 작성하는 프로그래머도 비용에 포함됩니까? 시스템 관리자는 어떻습니까? 관리자는 어떻습니까? 바닥을 청소하고 전구를 교체하는 관리인은 어떻습니까? 그들이 정부에 납부해야 할 세금은 어떻습니까? 비용 측정을 어디에서 중단합니까? 이것은 모두 귀하의 문제를 정의하는 부분입니다. 저는 심령술사가 아니며 귀하가 정확히 무엇을 요구하는지 모르기 때문에 이러한 질문에 답변하려고 시도하지 않을 것입니다. 어쨌든 대부분은 슈퍼유저의 주제와 관련이 없습니다.
그 말을 다 하고 나니아직달러로 대략적인 추정을하지는 않을 것입니다. 회사의 운영 절차, 전기 비용, 외부 온도, 인건비 등에 관해 어떤 가정을 하든 이를 기반으로 스스로 알아내야 합니다.