Stroom besparen in een datacenter
Groen! Nee, we gaan het niet over politiek hebben. Het is wel de kleur die staat voor wat nu een trend is geworden: ecologisch denken en besparen. Het woord duurzaamheid bestaat al sinds de jaren zeventig maar is pas de laatste jaren een echte topic geworden. Je bent pas ‘cool’ als er achteraan je auto een sticker plakt met het woord eco erop.
Binnen datacenters is dit niet anders, al zijn er wel degelijk tal van redenen om stroom te besparen.
Als we op een kleiner niveau denken, één server, kan de kleinste besparing al een behoorlijke invloed hebben: als een programmeur zijn code optimaliseert waardoor een CPU slechts heel lichtjes daalt in gebruik. Dan hoeven de ventilatoren van minder hard te blazen en de airco minder hard te koelen. Als het programma van die programmeur dan op een 5-tal (of meer) servers tegelijk draait (al dan niet virtueel) kan zo’n kleine optimalisatie een behoorlijke grote kostenbesparing opleveren.
Om op diverse niveaus van het datacenter en de server te kunnen optimaliseren werd sinds kort een uitgebreid onderzoeksproject gestart. Dit project, onder de leiding van het Sizing Servers Lab, probeert energie te besparen op software-, besturingssysteem-, server- en cluster-niveau.
Tot voor kort waren servers behoorlijk inefficiënt in het gebruik van hun voedingen. De meeste servers hebben meerdere redundante voedingen en bovendien: hoe hoger de afname van stroom hoe efficiënter een voeding werkt. Met andere woorden: de zogenaamde power factor per voeding stijgt samen met de belasting per voeding.
Nu is het zo dat alle servers beide voedingen evenveel belasten bij normaal gebruik. Als we weten dat iedere server op één voeding moet kunnen draaien wil dit zeggen dat elke voeding voor minder dan 50 procent belast wordt en bijgevolg met een minder goede power factor functioneert.
We zouden het Sizing Servers Lab niet zijn, als we niet het een en ander hebben uitgemeten.
Bepaalde servers (zoals de moderne HP Proliant DL380 G7) hebben hier een oplossing voor in de vorm van zogenaamde ‘Cold Redundancy’. Hierbij verbruikt één Power Supply letterlijk 0 Watt terwijl de andere alle load voor zijn rekening neemt.
Zoals hieronder zichtbaar resulteert dit in een netto winst (idle) van 6 Watt voor één enkele server.
Het kan nog frappanter: als we simpelweg één voeding uittrekken uit een bepaald systeem (met gemiddelde stabiele load) om het te dwingen op één voeding te werken scheelt het zelfs meer dan 34 Watt.
Er is echter nog één ultieme test met een best case scenario die ik u wil meegeven. Er is namelijk naast het actief/passief maken van voedingen ook de optie op het actief/passief plaatsen van complete servers en dit dankzij virtualisatie. VMware maakt dit mogelijk dankzij Distributed Power Management (DPM).
In samenwerking met een SAN oplossing en hun vMotion techniek kan het vSphere platform, virtuele machines die weinig werk te doen hebben samen op een server plaatsen om een zo vrijgekomen server uit te schakelen. En de meest stroom besparende server is er natuurlijk eentje die uit staat. Als de load op de VMs dan terug stijgen kan DPM een aantal servers opnieuw opstarten (Wake-On-Lan, ILO & IPMI zijn ondersteund) om zo terug de load te verdelen.
In bovenstaand scenario werd uitgemeten wat dit kan geven op een SuperMicro Blade Server.
A) We starten 10 blades en op elke blade staan VMs die samen 100% fysieke CPU Load generen. We beginnen dus met de maximale load op de totale blade server: 1680Watt.
B) Alle load valt in één keer weg, de CPUs gaan van 100% naar slechts enkele procenten. Dit is onmiddellijk zichtbaar in het verbruik: 1300Watt.
C) DPM besluit dat deze idle VMs eigenlijk ook op 2 blades ipv 10 kunnen draaien (en niet 1 host omwille van HA), migreert ze en sluit daarna de blades één voor één af. Dit is duidelijk zichtbaar.
D) Slechts 2 van de 10 Blades draaien nog, dit resulteert in een verbruik van 470Watt en dus een netto besparing van 1210 Watt t.o.v. full load.
Uiteraard wordt 100 procent load (hopelijk) zelden bereikt, maar als dit een voornamelijk idle systeem zou zijn (1300 Watt) dan zou het vinkje van DPM toch een besparing opleveren van maar liefst 64 procent.
Door kleine wijzigingen in de software (virtualisatie-laag, BIOS-optie) kunnen al meetbare stroombesparingen worden gehaald, cijfers van 176 procent stroombesparing zijn uiteraard enkel in labo-omgevingen te halen, maar bedrijfs-scenario’s kunnen op zijn minst profiteren van de instelling.
Er moet wel vertrouwen zijn in de hardware (en dat deze terug opstart). Maar de winsten voor de natuur en portemonnee zijn minstens indrukwekkend te noemen. Bedenk daarbij dat uw productie-servers eigenlijk uw VMs zijn en die worden nooit uitgeschakeld.
