Serwery mogą zużywać ponad połowę energii w nowoczesnych centrach danych, co sprawia, że wydajność serwerów jest atrakcyjna dla firm, które chcą osiągnąć neutralne pod względem emisji dwutlenku węgla cele zrównoważonego rozwoju. Ponadto, zmniejszenie zużycia energii pozwala zaoszczędzić pieniądze.

Pokazujemy pięć sposobów na zwiększenie wydajności serwerów, zgodnie z najnowszymi badaniami Uptime Institute, który koncentruje się na poprawie wydajności, efektywności i niezawodności infrastruktury o krytycznym znaczeniu dla biznesu.

Zobacz również:

• Polcom - jeszcze więcej środków na inwestycje
• Trwa zacięta walka o prymat na rynku układów AI

1) Aktualizacja do nowszej generacji serwerów.

Od dziesięcioleci wydajność energetyczna serwerów stale się poprawia dzięki zwiększonej wydajności zasilających je procesorów. Wybierajmy serwery o wysokiej wydajności obliczeniowej mierzonej liczbą transakcji na sekundę. Są one najbardziej energooszczędne.

Postawmy na dużą liczbę rdzeni. Ogólnie rzecz biorąc, wydajność wzrasta wraz z liczbą rdzeni, choć na najwyższych poziomach wydajność nieco spada.

Należy pamiętać, że chociaż serwer może być bardziej energooszczędny, jego rzeczywiste całkowite zużycie energii (waty) może wzrosnąć, nawet jeśli jego wydajność (transakcje na sekundę na wat) wzrośnie.

Wykorzystajmy funkcje zarządzania energią na dwa sposoby: zmniejszając napięcie i częstotliwość rdzenia procesora wraz ze wzrostem wykorzystania oraz przenosząc niepotrzebne rdzenie w stan bezczynności.

W swojej analizie Uptime skupił się na serwerach wykorzystujących procesory AMD EPYC lub Intel Xeon i zbadał generacje serwerów z lat 2017, 2019 i 2021, wykorzystując dane z bazy danych SERT The Green Grid (dodatkowe szczegóły dotyczące danych SERT można znaleźć na końcu artykułu).

Pozbądźmy się starych, energochłonnych serwerów

Starsze serwery są mniej energooszczędne niż nowe, przekonuje Jay Dietrich, dyrektor ds. badań nad zrównoważonym rozwojem w Uptime Institute. Na przykład wydajność serwerów Intela poprawiła się o 34% w latach 2017-2019 dla procesorów pracujących przy 50% wykorzystaniu, zgodnie z niedawnym raportem, którego był współautorem. Z kolei serwery oparte na procesorach AMD odnotowały aż 140% poprawę. Modernizacja serwerów opartych na procesorach z 2019 r. do 2021 r. zwiększy wydajność o 32% w przypadku serwerów Intel i o 47% w przypadku serwerów AMD. Poprawa wydajności dotyczy wszystkich poziomów wykorzystania.

Porównując serwery AMD i Intela, serwery Intel były bardziej wydajne w 2017 r. na wszystkich poziomach wykorzystania procesora, ale od 2019 r. AMD przeskoczyło do przodu. Przy serwerach z 2021 r. działających przy 50% wykorzystaniu, przeciętny serwer AMD jest o 74% bardziej wydajny niż Intel.

2) Rozsądnie używajmy serwerów

Podobnie jak samochód stojący na biegu jałowym, serwery, które nie pracują z pełną wydajnością, po prostu marnują energię.

Według ankiety Uptime Institute z 2022 r. dotyczącej centrów danych, tylko 47% firm osiągnęło 50% lub lepsze wykorzystanie serwerów, w porównaniu z 36% w 2020 r. Liczby te mogą być nieco zawyżone, ponieważ firmy, które odpowiedziały, mogły zgłosić tylko swoje najbardziej wydajne serwery - na przykład te, które wykonują tylko zadania wsadowe, co może zwiększyć wykorzystanie nawet do 80%, mówi Dietrich.

Ogólne wskaźniki wykorzystania byłyby jednak prawdopodobnie niższe, ponieważ wiele aplikacji nie działa stale. Na przykład oprogramowanie biznesowe i korporacyjne jest intensywnie wykorzystywane w godzinach pracy, ale znacznie mniej po godzinach. Wykorzystanie serwerów można zwiększyć, uruchamiając mniej wrażliwe na czas obciążenia poza godzinami szczytu na serwerach hostujących aplikacje biznesowe.

Wysiłek jest tego wart. Podwojenie niskiego wykorzystania procesora (20% do 30%) do wyższych poziomów (40% do 60%) może znacznie zwiększyć średnią wydajność, twierdzi Uptime. Aby uzyskać maksymalny efekt, firmy powinny rozważyć zwiększenie wykorzystania przy jednoczesnym uaktualnieniu serwerów do najnowszych modeli. Według Uptime, łącząc zwiększone wykorzystanie z odświeżeniem serwerów, wydajność może wzrosnąć ponad dwukrotnie. Oznacza to wzrost o 100% lub więcej przetwarzanego obciążenia przy tej samej ilości energii. Jeśli zostanie to przeprowadzone na dużą skalę, może to przynieść znaczne oszczędności kapitałowe i operacyjne, zmniejszyć zapotrzebowanie na energię i poprawić wyniki w zakresie zrównoważonego rozwoju. Z drugiej strony, bezpośrednia wymiana starszego serwera na serwer o większej pojemności bez jednoczesnego zwiększenia dotychczasowego obciążenia pracą w rzeczywistości zmniejsza wskaźniki wykorzystania, mówi Dietrich, niwecząc w ten sposób niektóre korzyści płynące z aktualizacji. Zwiększenie wykorzystania przy jednoczesnej modernizacji sprzętu wymaga dodatkowego planowania, ale rezultatem jest nie tylko lepsza wydajność, ale także prawdopodobnie mniejsza liczba serwerów, ponieważ niezbędna liczba nowych maszyn może być mniejsza.

3) Zakup mocniejszych maszyn

Zakup bardziej wydajnego sprzętu może również skutkować lepszą efektywnością energetyczną. W szczególności w przypadku serwerów AMD, wydajność gwałtownie wzrasta wraz ze wzrostem wydajności pracy serwera. Modernizacja z niskiej klasy serwera obsługującego dwa miliony SSJ do wysokiej klasy serwera obsługującego ponad osiem milionów SSJ może podwoić wydajność serwera. W przypadku serwerów Intel nadal istnieją korzyści w zakresie wydajności, choć są one mniej dramatyczne, twierdzi Uptime.

4) Zwiększenie liczby rdzeni serwera

Innym sposobem na radykalną poprawę wydajności jest zwiększenie liczby rdzeni procesora. W przypadku serwerów AMD 2021, gdy liczba rdzeni serwera wzrasta z ośmiu do 64, wydajność wzrasta trzykrotnie, stwierdził Uptime. W przypadku Intela wzrost był mniejszy, ale nadal znaczący dla maszyn z 2021 roku.

Ważne jest, aby pamiętać, że nie wszystkie obciążenia są w stanie wykorzystać wszystkie dostępne rdzenie, mówi Dietrich. Niektóre obciążenia będą działać najwydajniej na, powiedzmy, 12-rdzeniowym procesorze, dlatego ważne jest, aby dopasować możliwości procesorów do potrzeb aplikacji działających na serwerze, aby uzyskać jak największą wydajność.

W niektórych przypadkach można użyć hiperwizorów i maszyn wirtualnych, aby zmaksymalizować wykorzystanie, ale nie wszystkie aplikacje nadają się do takich środowisk.

5) Efektywne zarządzanie energią

Według badań Uptime, funkcje zarządzania energią serwerów mogą poprawić równanie efektywności energetycznej, zwiększając wydajność serwera o co najmniej 10%. Działa to w ten sposób, że napięcie i częstotliwość procesora mogą być zwiększane lub zmniejszane, a nieużywane rdzenie mogą przejść w stan bezczynności o niskim poborze mocy. Wiele organizacji nie korzysta jednak z tych funkcji ze względu na obawy związane z wydajnością lub opóźnieniami.

Według raportu Uptime Institute, zarządzanie energią może zwiększyć opóźnienia o 20 do 80 mikrosekund, co jest niedopuszczalne w przypadku niektórych rodzajów obciążeń, takich jak handel finansowy. „Istnieją też aplikacje, w których można zdecydować się go nie używać, ponieważ spowoduje to problemy z wydajnością lub czasem reakcji”, napisano w raporcie. Istnieją jednak inne aplikacje, w których opóźnienia nie będą miały wpływu na działalność biznesową. „Największym błędem jest to, że niektórzy operatorzy niechętnie podejmują ryzyko. Myślą, że jeśli zamierzają zaoszczędzić kilkaset dolarów na rachunku za , ale ryzykują zerwanie umowy SLA, która będzie ich kosztować milion dolarów, to nie włączą [zarządzania energią]”.

Dietrich zaleca, aby firmy kupujące nowe serwery i przeprowadzające testy wydajności upewniły się, że sprawdzają, czy zarządzanie energią wpływa negatywnie na aplikacje, czy nie. „Jeśli im to nie przeszkadza, możesz użyć zarządzania energią”, mówi. „Możesz wdrożyć zestaw funkcji zarządzania energią, które pozwolą Ci oszczędzać energię i nadal zapewniać czas reakcji i wydajność, których oczekują Twoi klienci”.

W jaki sposób Uptime zmierzyło wydajność serwerów?

Firma Uptime przeanalizowała wydajność 429 platform serwerowych przy użyciu bazy danych Server Efficiency Rating Tool (SERT) The Green Grid. The Green Grid to konsorcjum, którego celem jest tworzenie narzędzi, dostarczanie wiedzy technicznej i promowanie efektywności energetycznej i zasobowej w środowiskach centrów danych.

Pakiet SERT jest branżowym standardem pomiaru wydajności serwerów; obowiązkowe wymagania dotyczące wydajności serwerów określone w unijnej dyrektywie w sprawie ekoprojektu i amerykańskim programie Energy Star określają, że serwery zgłaszają ogólny wskaźnik wydajności SERT.

Uptime przeanalizował dane serwerów AMD i Intel z bazy danych SERT, zauważając, że różne typy procesorów mają zalety i wady w zależności od obciążenia. Uptime skupił się na serwerach wykorzystujących procesory AMD EPYC lub Intel Xeon i przeanalizował generacje serwerów z 2017, 2019 i 2021 roku.

Instytut przetestował serwery za pomocą symulowanej aplikacji do przetwarzania transakcji online w przedsiębiorstwie, która obciąża procesory i pamięć. Ta symulacja to SERT worklet po stronie serwera Java (SSJ). Uptime twierdzi, że został wybrany częściowo dlatego, że dane SSJ są dostępne dla ośmiu poziomów (a nie tylko czterech) wykorzystania serwera (12,5%, 25%, 37,5%, 50%, 62,5%, 75%, 87,5% i 100%), co pozwala na bardziej szczegółową analizę.

Źródło: Network World