Bagaimana pilihan CPU mempengaruhi anggaran energi dari farm server komoditas? Saya bertanya-tanya berapa biayanya per tahun untuk menggerakkan jenis server komoditas Facebook, Twitter dkk. menggunakan.
Mari kita ambil satu server seperti itu - prosesor Intel Xeon X5650 - dan beban khas dengan semua 12 core masing-masing berjalan pada kapasitas 90%.
Akan seperti apa konsumsi daya tahunan? Asumsi apa yang perlu dibuat selain skenario di atas? Dan berapa biaya yang harus dikeluarkan perusahaan yang beroperasi pada skala di atas? Bagaimana dengan pendinginan. Berapa banyak untuk mendinginkan server seperti itu?
Jika beban dikurangi menjadi, katakanlah, 45%, dengan proporsi berapa daya dan biaya pendinginan turun?
Jawaban:
Pertanyaan asli Anda adalah sepenuhnya terlalu luas, karena tidak mungkin untuk membuat bahkan perkiraan kasar dolar aktual, karena ada hanya terlalu banyak variabel yang terlibat (ratusan ribu). Saya bahkan tidak akan mencoba untuk membuat nomor. Sebagai gantinya, saya hanya akan membahas satu aspek tertentu dari biaya hosting: CPU.
CPU!
Biaya operasi CPU tergantung berat di generasi dari server.
Oleh generasi Maksud saya, kira-kira kapan prosesor dirilis, tetapi yang lebih penting, arsitektur apa yang menjadi dasarnya.
Karena prosesor menjadi lebih rumit dan lebih maju, mereka juga telah mengembangkan fitur manajemen daya yang lebih canggih. Mari kita lihat evolusi manajemen daya prosesor Intel, dan perlu diingat bahwa semua fiturnya kumulatif dari waktu ke waktu, yang berarti bahwa jika ada fitur dalam prosesor yang lebih lama, mungkin ada di yang lebih baru, tetapi mungkin ditingkatkan atau lebih efisien dalam generasi prosesor yang lebih baru.
Sebagai contoh ekstrem, jika Anda melihat chip server yang sangat lama, sesuatu seperti a Pentium II Xeon , Anda mungkin memperhatikan bahwa lembar spesifikasi tidak menyebutkan apa pun tentang teknologi hemat daya. Chip ini akan menggunakan TDP maksimumnya hampir sepanjang waktu.
Sesuatu yang sedikit lebih baru (tapi masih sangat tua - ~ 2005), seperti a Xeon 3.80E , yang berada di tempat yang lebih baru dari Pentium IV tetapi lebih tua dari arsitektur "Core", mulai menunjukkan tanda-tanda bahwa Intel sadar akan penghematan daya: "Teknologi Intel SpeedStep" terdaftar di lembar data produk.
Lompat ke depan ke mikroarsitektur Core2 berbasis Xeon (~ 2008), seperti ini X5365 , dan Anda memperhatikan beberapa hal:
CPU sudah Amerika yang menganggur fungsi hemat daya, yang berarti dapat turun ke mode daya yang lebih rendah, beberapa titik di antara "dimatikan" dan "berjalan penuh", ketika tidak aktif melakukan apa pun. Itu dapat beralih status siaga puluhan atau ratusan kali per detik, untuk banyak penghematan daya yang sangat "halus".
Teknologi SpeedStep yang kami lihat sebelumnya adalah sekarang Ditingkatkan Teknologi SpeedStep, yang lebih halus, artinya CPU dapat jatuh ke voltase spesifik yang persis sesuai dengan beban kerja saat ini, dan jika beban kerja naik atau turun, ia dapat menskalakan kecepatan kipas dan juga konsumsi daya CPU berdasarkan pada perubahan beban kerja (bahkan jika beban kerja berfluktuasi lebih dari sekali per detik).
Mulai dari Core Microarchitecture, kita mulai melihat Intel menjual prosesor Xeon dengan awalan "L", untuk "Tegangan rendah". Prosesor ini memiliki Thermal Design Power (TDP) yang lebih rendah, yang berarti bahwa mereka dirancang untuk beroperasi secara konsisten pada jumlah konsumsi energi yang lebih rendah (terutama didorong oleh operasi pada tegangan lebih rendah) daripada rekan-rekan mereka yang lebih haus daya. Bagian-bagian ini ditawarkan sebagai sebuah pilihan , karena Anda bisa mendapatkan sedikit kinerja lebih jika Anda menggunakan bagian haus-daya biasa, yang diawali dengan "E" atau "X".
Teknologi Intel Demand-Based Switching digunakan. Mengutip situs web Intel:
Lompat ke depan ke Xeon mikroarsitektur berbasiskan, seperti ini X3480 , dan Anda memperhatikan beberapa hal:
Teknologi Intel Turbo Boost; CPU ini akan berjalan pada kecepatan yang sangat hemat daya (performa hebat per watt) sebagian besar waktu, tetapi jika CPU mendapatkan lonjakan utilisasi yang sangat tinggi, ia dapat melebihi TDP normal (untuk meningkatkan konsumsi daya dan efisiensi yang lebih rendah) untuk menghasilkan lebih banyak kinerja dalam mode "Turbo".
Hyper-threading; ini berarti Anda dapat menjalankan empat core dengan kinerja dekat apa kinerja dengan delapan core, tetapi dengan efisiensi yang sangat tinggi. Hyperthreading adalah mekanisme penghematan biaya dan penghematan daya, memungkinkan Anda untuk menjadi lebih baik kinerja per watt (Anda memasukkan energi yang sama, tetapi mendapatkan kinerja lebih banyak, dari pada prosesor tanpa hyperthreading).
Langsung ke depan ke Westmere (Nehalem-C a.k.a. die shrink of Nehalem) Xeon X5650 , itulah yang Anda tanyakan dalam pertanyaan Anda, dan situasinya pada dasarnya sama dengan kekuatan Nehalem asli di atas, kecuali bahwa Anda akan memiliki penggunaan daya yang sedikit lebih rendah di seluruh papan, karena ukuran fabrikasi lebih kecil.
Sekarang, setelah Westmere / Nehalem, kita miliki tiga lebih banyak mikroarsitektur yang perlu kami kunjungi hingga hari ini:
Masing-masing generasi prosesor yang berurutan ini telah memberi kami fitur manajemen daya yang lebih baik, karena ini adalah salah satu area fokus utama Intel saat ini, karena beberapa alasan:
Ketika prosesor menjadi lebih rumit secara internal, ada lebih banyak ruang untuk logika dan sirkuit yang rumit yang menghitung dengan tepat berapa banyak daya yang dibutuhkan untuk menyediakan beban kerja saat ini secara efisien, sambil menjaga pemborosan ke minimum absolut. Intel telah banyak berinvestasi dalam teknologi ini dalam generasi CPU terbaru.
Xeon tegangan rendah Sandy Bridge, seperti E3-1260L , aku s cukup efisien, sementara juga menjadi quad-core dengan hyperthreading. TDP 45 Watt-nya tidak boleh dianggap sebagai indikator bahwa itu lambat; jauh dari itu - ini jauh lebih cepat daripada bahkan 105 TDP prosesor hanya dari beberapa tahun sebelumnya.
Ivy Bridge tegangan rendah Xeon, seperti E3-1265L v2 , bahkan lebih efisien daripada 1260L, dengan TDP 45 Watt, tetapi kinerja yang jauh lebih baik dan pengatur tegangan on-CPU untuk respons perubahan tegangan yang sangat cepat.
Xeon tegangan rendah Haswell, seperti E3-1265L v3 , adalah puncak dari apa yang saat ini tersedia di pasaran dalam hal efisiensi daya, dengan TDP masih 45 Watt, namun kinerjanya lebih baik dan lebih hemat daya.
Tentu saja, di luar kategori tegangan rendah, ada juga kinerja Xeon yang lebih tinggi dalam seri baru-baru ini, seperti 15-inti E7-8890 v2, akan dirilis pada Q1 2014, yang sangat canggih, dengan TDP 155 Watt (sangat besar untuk CPU) - perbedaan besar adalah bahwa, dengan semua core high-end, prosesor ini dapat melakukan banyak lebih dari chip tegangan rendah.
Secara keseluruhan, X5650 Anda, yang dihilangkan empat generasi dari gen saat ini (hanya memiliki 6 core dengan hyperthreading, omong-omong, bukan 12 core), akan menyaingi sesuatu seperti Xeon tingkat-tingkat, quad-core "E3" bermerek Xeon dari generasi Ivy Bridge atau Haswell, meskipun memiliki lebih banyak inti. CPU yang lebih baru memiliki clock rate yang lebih tinggi, lebih banyak L3 cache, mendukung RAM yang lebih cepat, dan lebih hemat daya daripada X5650 yang lebih lama, yang berarti bahwa mereka akan dapat mengikutinya walaupun mereka memiliki lebih sedikit core.
Dampak penyesuaian beban pada biaya
Nah, berdasarkan apa yang kita ketahui di atas, jika CPU adalah CPU modern (Sandy Bridge, Ivy Bridge, atau Haswell), kemungkinannya adalah daya dan biaya pendinginan untuk CPU saja (untuk tidak mengatakan motherboard, hard drive, RAM, dll) mungkin akan turun sekitar linier dengan pengurangan beban. Lagipula itu adalah tujuan akhir: jika Anda ingin X jumlah instruksi per detik, biayanya $ YYY; jika Anda ingin X * 10 jumlah instruksi per detik, biayanya $ YYY * 10. Skala linier menghasilkan ekonomi yang sangat mudah diprediksi, jadi itulah yang Intel tuju.
Tentu saja, CPU generasi yang lebih tua bahkan tidak mendekati linier, karena mereka akan menghabiskan banyak daya hanya karena menganggur, dan bahkan ketika mereka sepenuhnya digunakan, mereka tidak memanfaatkan sumber daya yang tersedia sebaik-baiknya, karena mereka tidak memiliki fitur seperti HyperThreading.
Mencoba (sangat samar-samar) untuk membuat sketsa cara mendekati jawaban atas pertanyaan awal Anda
Sekarang setelah Anda mengetahui semua perincian tentang CPU, saya akan memberi tahu Anda sebuah rahasia: CPU tidak membentuk sebagian besar biaya pengoperasian situs web utama. Biaya terbesar adalah para karyawan , fasilitas (real estat, tanah, pusat data, dll), dan pendinginan .
Untuk mendapatkan biaya operasi "belakang amplop" untuk sesuatu seperti Facebook atau Twitter, Anda harus mempertimbangkan yang berikut:
Bahkan jika mereka menggunakan CPU terbaru, mereka masih membayar listrik untuk pendinginan (biayanya lebih murah, jelas, jika lingkungan luar sangat dingin, dibandingkan di musim panas ketika biayanya sangat besar untuk menjaga server tetap dingin). Biaya pendinginan bervariasi tergantung pada apakah mereka menggunakan daya "off-grid" (angin, matahari) atau membeli listrik dari perusahaan utilitas, yang dapat membuatnya dari batubara atau nuklir, dll. Biaya juga sangat bervariasi dari satu negara ke negara , karena biaya energi bervariasi dari satu daerah ke daerah lain, tergantung dari mana mereka mendapatkan energi, berapa banyak permintaan, dll.
Motherboard, hard drive, SSD, RAM, kipas pendingin, peralatan jaringan, penerangan, peralatan keselamatan, kantor untuk karyawan, dll. Semua mengkonsumsi energi tambahan, dan biaya yang dikeluarkan di sini dapat bervariasi liar tergantung pada seberapa efisien operasi sedang dijalankan.
Biaya fasilitas akan tergantung pada seberapa banyak penekanan diberikan pada keselamatan dan keamanan. Sebagai contoh, generator diesel cadangan mengeluarkan biaya yang signifikan, baik dari segi bahan bakar, pengujian berkala atas operasi yang benar dari generator, paket baterai (untuk mempertahankan daya yang konsisten saat generator diesel mulai), dll. Tanpa biaya ini, pusat data Anda lebih cenderung mengalami pemadaman total jika terjadi kegagalan daya utama, tetapi biaya operasi sehari-hari akan turun secara signifikan. Juga, biaya naik dengan hal-hal seperti kamera keamanan, penjaga bersenjata, pembaca lencana, dll., Yang juga dapat dianggap sebagai "tambahan opsional" jika Anda benar-benar mencoba untuk pergi barebones.
Anda juga harus memperbaiki definisi pertanyaan yang Anda ajukan untuk menghasilkan angka yang akurat. Misalnya, apakah spesialis dukungan TI, yang memelihara perangkat keras dan jaringan server, dianggap sebagai bagian dari biaya operasi pusat data? Apakah programmer yang menulis perangkat lunak diperhitungkan dalam biaya? Bagaimana dengan administrator sistem? Bagaimana dengan manajer? Bagaimana dengan penjaga yang membersihkan lantai dan mengganti bola lampu? Bagaimana dengan pajak yang harus mereka bayar kepada pemerintah? Di mana Anda berhenti mengukur biaya? Ini semua adalah bagian dari definisi masalah Anda, dan karena saya bukan peramal dan tidak tahu persis apa yang Anda tanyakan, saya tidak akan berusaha menjawab semua pertanyaan ini. Kebanyakan dari mereka di luar topik untuk SuperUser.
Setelah mengatakan semua itu, saya masih tidak akan membuat perkiraan kasar dalam hal dolar. Anda harus memikirkannya sendiri, berdasarkan asumsi apa pun yang Anda inginkan tentang prosedur operasi perusahaan, biaya listrik, suhu luar, biaya tenaga kerja, dll.
sumber