Правильне визначення розміру навантаження, перехід на сервери сучасного покоління та управління енергоспоживанням можуть допомогти компаніям досягти цілей сталого розвитку центрів обробки даних.
Сервери можуть споживати більше половини енергії в сучасних дата-центрах, що робить ефективність серверів привабливою для компаній, які прагнуть досягти цілей сталого розвитку з нульовим рівнем викидів вуглецю. Крім того, зменшення енергоспоживання економить гроші.
Ми покажемо вам п'ять способів підвищити ефективність роботи серверів, згідно з останніми дослідженнями Uptime Institute, які зосереджені на підвищенні продуктивності, ефективності та надійності критично важливої для бізнесу інфраструктури.
Перехід на нове покоління серверів
Протягом десятиліть енергоефективність серверів неухильно зростала завдяки підвищенню продуктивності процесорів, що їх живлять. Обирайте сервери з високою обчислювальною продуктивністю, що вимірюється кількістю транзакцій в секунду. Вони є найбільш енергоефективними.
Обирайте велику кількість ядер. Загалом, продуктивність зростає зі збільшенням кількості ядер, хоча на найвищих рівнях продуктивність дещо падає.
Зверніть увагу, що хоча сервер може бути більш енергоефективним, його фактичне загальне енергоспоживання (ват) може збільшитися, навіть якщо його продуктивність (кількість транзакцій в секунду на ват) зросте.
Давайте скористаємося можливостями керування живленням двома способами: знизимо напругу і частоту ядра процесора в міру зростання навантаження і переведемо непотрібні ядра в режим очікування.
Для свого аналізу Uptime зосередився на серверах з процесорами AMD EPYC або Intel Xeon і розглянув покоління серверів 2017, 2019 і 2021 років, використовуючи дані з бази даних SERT The Green Grid (більш детальну інформацію про дані SERT можна знайти в кінці статті).
Позбавляємося старих, енергоємних серверів
Старі сервери менш енергоефективні, ніж нові, стверджує Джей Дітріх, директор з досліджень сталого розвитку Uptime Institute. Наприклад, згідно з нещодавнім звітом, який він написав у співавторстві, продуктивність серверів Intel покращилася на 34% між 2017 і 2019 роками для процесорів, що працюють з 50% завантаженням. На противагу цьому, сервери на базі процесорів AMD продемонстрували покращення на 140%. Оновлення серверів на базі процесорів з 2019 по 2021 рік збільшить продуктивність на 32% для серверів Intel і на 47% для серверів AMD. Покращення продуктивності стосується всіх рівнів використання.
Якщо порівнювати сервери AMD і Intel, то сервери Intel були більш ефективними в 2017 році на всіх рівнях використання процесора, але з 2019 року. AMD вирвалася вперед. У 2021 році, коли сервери працюють з 50% завантаженням, середній сервер AMD на 74% ефективніший за Intel.
Використовуйте сервери з розумом
Подібно до автомобіля, що працює на холостих обертах, сервери, які не працюють на повну потужність, просто витрачають енергію даремно.
Згідно з опитуванням Uptime Institute щодо центрів обробки даних у 2022 році, лише 47% компаній досягли 50% і вище використання серверів порівняно з 36% у 2020 році. Ці цифри можуть бути дещо завищеними, оскільки компанії-респонденти могли повідомити лише про свої найефективніші сервери – наприклад, ті, які виконують лише пакетні завдання, що може підвищити коефіцієнт використання до 80%, каже Дітріх.
Однак загальний коефіцієнт використання, ймовірно, буде нижчим, оскільки багато додатків працюють не постійно. Наприклад, програмне забезпечення для бізнесу та підприємств інтенсивно використовується в робочий час, але набагато менше в неробочий. Використання серверів можна підвищити, якщо на серверах, де розміщені бізнес-додатки, запускати менш чутливі до часу робочі навантаження в неробочий час.
Зусилля того варті. Подвоєння низького рівня завантаження процесора (від 20% до 30%) до більш високого (від 40% до 60%) може значно підвищити середню продуктивність, стверджує Uptime. Для досягнення максимального ефекту компаніям слід розглянути можливість збільшення завантаження при оновленні серверів до найновіших моделей. За даними Uptime, поєднуючи збільшення використання з оновленням серверів, продуктивність може зрости більш ніж удвічі. Це означає збільшення на 100% або більше робочого навантаження, що обробляється за тієї ж самої кількості енергії. Якщо це зробити у великих масштабах, це може призвести до значної капітальної та операційної економії, зменшити потреби в енергії та покращити показники сталого розвитку. З іншого боку, пряма заміна старого сервера на більш потужний без одночасного збільшення існуючого робочого навантаження фактично знижує коефіцієнт використання, каже Дітріх, таким чином зводячи нанівець деякі з переваг модернізації. Підвищення рівня використання при модернізації обладнання вимагає додаткового планування, але результатом є не лише краща продуктивність, але й, можливо, менша кількість серверів, оскільки необхідна кількість нових машин може бути меншою.
Придбання більш потужного обладнання
Купівля потужнішого обладнання також може призвести до підвищення енергоефективності. Зокрема, у випадку серверів AMD, ефективність різко зростає зі збільшенням продуктивності сервера. Модернізація з низькопродуктивного сервера з двома мільйонами SNP до високопродуктивного сервера з більш ніж вісьмома мільйонами SNP може подвоїти продуктивність сервера. Для серверів Intel, як і раніше, існують переваги в продуктивності, хоча вони менш значні, повідомляє Uptime.
Збільшення кількості ядер сервера
Ще один спосіб різко підвищити продуктивність – збільшити кількість ядер процесора. Для серверів AMD 2021 року, коли кількість серверних ядер збільшується з восьми до 64, продуктивність зростає втричі, зазначає Uptime. Для Intel збільшення було меншим, але все одно значним для машин 2021 року.
Важливо пам'ятати, що не всі робочі навантаження можуть використовувати всі доступні ядра, сказав Дітріх. Деякі робочі навантаження будуть працювати найефективніше, скажімо, на 12-ядерному процесорі, тому важливо узгоджувати можливості процесорів з потребами додатків, що працюють на сервері, щоб отримати максимальну продуктивність.
У деяких випадках для максимального використання можна використовувати гіпервізори та віртуальні машини, але не всі програми підходять для таких середовищ.
Ефективне керування живленням
Згідно з дослідженням Uptime, функції керування живленням сервера можуть покращити рівняння енергоефективності, підвищуючи продуктивність сервера щонайменше на 10%. Це працює, дозволяючи підвищувати або знижувати напругу та частоту процесора, а невикористовувані ядра переводити в режим очікування з низьким енергоспоживанням. Однак багато організацій не використовують ці функції через проблеми з продуктивністю або затримками.
Згідно зі звітом Uptime Institute, керування живленням може збільшити затримку на 20-80 мікросекунд, що є неприйнятним для певних типів робочих навантажень, таких як фінансова торгівля. "Є також додатки, де ви можете відмовитися від його використання, тому що це може спричинити проблеми з продуктивністю або часом відгуку", – йдеться у звіті. Однак є й інші додатки, де затримки не вплинуть на бізнес-операції. "Найбільша помилка полягає в тому, що деякі оператори не схильні до ризику. Вони думають, що якщо вони збираються заощадити кілька сотень доларів, але ризикують порушити SLA, що коштуватиме їм мільйон доларів, вони не будуть вмикати [керування живленням]".
Дітріх рекомендує компаніям, які купують нові сервери та проводять тести продуктивності, обов'язково перевіряти, чи не впливає керування живленням негативно на роботу додатків. "Якщо це їх не турбує, ви можете використовувати керування живленням, – каже він. "Ви можете впровадити набір функцій керування живленням, які дозволять вам економити електроенергію і при цьому забезпечувати час відгуку і продуктивність, які очікують ваші клієнти".
Як Uptime вимірює продуктивність серверів?
Uptime проаналізував продуктивність 429 серверних платформ, використовуючи базу даних The Green Grid's Server Efficiency Rating Tool (SERT). The Green Grid – це консорціум, метою якого є розробка інструментів, надання технічної експертизи та сприяння енерго- та ресурсоефективності в середовищах центрів обробки даних.
Пакет SERT є галузевим стандартом для вимірювання продуктивності серверів; обов'язкові вимоги до продуктивності серверів Директиви ЄС з екодизайну та американської програми Energy Star передбачають, що сервери повинні надавати загальний рейтинг продуктивності SERT.
Uptime проаналізував дані серверів AMD та Intel з бази даних SERT, зазначивши, що різні типи процесорів мають переваги та недоліки залежно від навантаження. Uptime зосередився на серверах з процесорами AMD EPYC або Intel Xeon і проаналізував покоління серверів 2017, 2019 і 2021 років.
Інститут протестував сервери за допомогою імітованого корпоративного додатку для обробки онлайн-транзакцій, який навантажує процесори і пам'ять. Ця симуляція є робочим елементом SERT на стороні сервера Java (SSJ). Uptime каже, що його обрали частково тому, що дані SSJ доступні для восьми рівнів (а не лише чотирьох) завантаження сервера (12,5%, 25%, 37,5%, 50%, 62,5%, 75%, 87,5% і 100%), що дозволяє провести більш детальний аналіз.
