优化数据中心服务器能源效率:CPU、内存及硬盘

日期: 2009-12-03 作者:Julius Neudorfer翻译:黄永兵 来源:TechTarget中国

在本系列的第一篇文章——《优化数据中心服务器能源效率:电源和风扇》中,我们为大家介绍了如何从电源和风扇的角度来解决数据中心服务器能耗效率,接下来我们从CPU、内存和硬盘角度来看待这一问题。   CPU效率   CPU是服务器的心脏,也是电力消耗的大户,英特尔和AMD都发布了许多CPU型号,目标只有一个,那就是让每瓦特的电力消耗能够提供更多的计算能力,计算量越大,服务器的总体电力消耗就越多。例如,英特尔双核至强CPU功率从40-80W不等,而四核的则需要50-120W,依赖CPU型号和时钟频率会有所不同。现在许多服务器配置了2、4甚至8颗双核或四核CPU,当然,我们希望买到最快的服务器,并希望它……

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在本系列的第一篇文章——《优化数据中心服务器能源效率:电源和风扇》中,我们为大家介绍了如何从电源和风扇的角度来解决数据中心服务器能耗效率,接下来我们从CPU、内存和硬盘角度来看待这一问题。

  CPU效率

  CPU是服务器的心脏,也是电力消耗的大户,英特尔和AMD都发布了许多CPU型号,目标只有一个,那就是让每瓦特的电力消耗能够提供更多的计算能力,计算量越大,服务器的总体电力消耗就越多。例如,英特尔双核至强CPU功率从40-80W不等,而四核的则需要50-120W,依赖CPU型号和时钟频率会有所不同。现在许多服务器配置了2、4甚至8颗双核或四核CPU,当然,我们希望买到最快的服务器,并希望它能至少使用三年,但这么多的CPU嵌入其中,一般而言究竟利用率却很低,但能源却这样默默的消耗掉了。

  据调查,大部分服务器CPU空闲时间达到了90%,只有很短的时间达到了峰值,但电力消耗却一刻也没停止。

  此外,即使服务器硬件或软件具有节能功能,大多数时候这些功能也被管理员给禁用了。

  虚拟化的主要目标之一就是减少服务器的数量,将那些CPU利用率长期很低的服务器踢出数据中心,采用性能更好的服务器将那些服务器上的应用全部迁移到虚拟机上,以谋求计算资源的最大化利用。

  最终选择CPU数量和类型时,都要依赖于应用程序的计算负载和性能需求,如果CPU数量刚好满足计算负载和性能需求,那服务器的效率就是最好的。

  内存效率

  在指定服务器的配置,确定服务器总体电力消耗时,内存是一个通常被忽略的因素。不同厂家的内存芯片有很大不同,它们的电力消耗通常也没有文档说明。一般而言,每个芯片模块上的内存越大,每GB内存的电力消耗就越小,同样,内存越快,电力消耗越多,这与服务器的内存总线和CPU速度有关。

  例如,某服务器制造商的电力估算工具显示了1U服务器,装配5160 CPU 3.0 GHz,FSB 1.333GHz时,内存变化带来的功耗变化情况。

优化服务器能源效率

图1 内存变化引起的功耗变化情况对比表

  理论上,应该尽可能满足应用程序需要的内存量,但无论如何,人们总是认为内存不够,但如果内存太多,不但增加了初期采购成本,之后的电力成本也会随之增加。虽然有时每GB的采购成本高得多,但内存芯片的能源利用效率更好,这样算下来也会更划算,因为按服务器使用年限进行计算,后期节约的电力消耗成本远大于当初节约的采购成本。并且有有更多的剩余插槽,也方便今后的扩容。

  例如,使用4GB模块比使用1GB的模块每服务器少消耗40W电力,每年可以节约84美元能源成本,三年的服务器使用周期可以节约252美元能源成本。

  硬盘

  硬盘的容量,物理密度和能源效率已经超出了其它许多计算机元器件的性能提升,似乎总感觉数据存储永远满足不了胃口。随着2.5英寸小硬盘的普及,能源消耗相比旧式3.5英寸硬盘要小得多了。同样,单碟盘片的密度也在不断增长,大容量和小容量硬盘消耗的能量都一样,例如,企业用希捷2.5英寸Savvio 转速15000/分钟的硬盘在运行过程中电力使用大约10W,空闲时大约是6W,36GB和72GB容量的硬盘使用相同的电力,主轴速度直接影响硬盘的电力消耗。146GB和300GB使用7W,空闲时使用3.5W。除非你的应用程序特别指定需要更快速的硬盘,一般情况下选择使用10000转速的硬盘就足够了,应该尽可能选用低功耗的硬盘,这样可以节省不少电力成本。

优化服务器能源效率

图2 希捷Savvio 2.5英寸硬盘转速与能源消耗对比表

  最近,用于上网本的固态硬盘(SSD)容量不断攀升,已经有512GB的固态硬盘出现,价格也在不断下滑。固态硬盘很快就会进军服务器市场,它可以节约更多能源,特别是和15000转速的传统硬盘相比更是如此。

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