| Следующая версия | Предыдущая версия |
| topics:powermodeling [2025/09/27 16:30] – создано admin | topics:powermodeling [2025/11/15 17:42] (текущий) – admin |
|---|
| ====== Энергосберегающие технологии серверов ====== | ====== Энергосберегающие технологии серверов ====== |
| <WRAP box round> | <WRAP box round> |
| Раздел о методах снижения энергопотребления серверного оборудования: моделирование и прогноз нагрузки, выбор и настройка аппаратных и программных технологий энергосбережения, а также интеграция с системами мониторинга и эксплуатации. | Раздел посвящён методам снижения энергопотребления серверов в ЦОД. |
| | Рассматриваются принципы моделирования и прогнозирования энергозатрат, настройка аппаратных и программных механизмов энергосбережения, а также интеграция этих технологий с системами мониторинга, виртуализации и эксплуатации. |
| </WRAP> | </WRAP> |
| |
| |
| <WRAP box round> | <WRAP box round> |
| **Карта процесса: от профиля нагрузки к энергосбережению** | **Цепочка процессов: от профиля нагрузки до оптимизации энергопотребления** |
| <mermaid> | <mermaid> |
| flowchart LR | flowchart LR |
| classDef big font-size:22px,stroke-width:1.2px,padding:10px; | classDef big font-size:30px,stroke-width:1.2px,padding:10px; |
| |
| A["Профиль нагрузки (telemetry)"]:::big --> B["Моделирование (bottom-up / top-down)"]:::big | A["Профиль нагрузки (телеметрия)"]:::big --> B["Моделирование (bottom-up / top-down)"]:::big |
| B:::big --> C["Политики мощности и производительности"]:::big | B:::big --> C["Политики мощности и производительности"]:::big |
| C:::big --> D["Технологии энергосбережения (CPU/GPU/DRAM/IO)"]:::big | C:::big --> D["Технологии энергосбережения (CPU/GPU/DRAM/IO)"]:::big |
| D:::big --> E["Оркестрация и консолидация (кластер)"]:::big | D:::big --> E["Оркестрация и консолидация (кластер, ВМ, контейнеры)"]:::big |
| E:::big --> F["Мониторинг KPI и обратная связь"]:::big | E:::big --> F["Мониторинг метрик и обратная связь"]:::big |
| </mermaid> | </mermaid> |
| </WRAP> | </WRAP> |
| |
| <WRAP box round> | <WRAP box round> |
| **Опорная таблица: технологии и меры снижения потребления** | **Опорная таблица: технологии и эффекты энергосбережения** |
| |
| ^ Уровень ^ Технологии/настройки ^ Ожидаемый эффект ^ Основные риски/заметки ^ | ^ Уровень ^ Технологии и настройки ^ Эффект ^ Комментарий ^ |
| | CPU/SoC | DVFS (P-states), расширенные C-states, EPP/EPB, capping (PL1/PL2), отключение неиспользуемых ядер/HT | Снижение потребления в простое и при неполной загрузке | Влияние на латентность и пик производительности | | | **CPU / SoC** | DVFS (P-states), C-states, power-capping (PL1/PL2), отключение неиспользуемых ядер | Снижение мощности при низкой загрузке | Возможна задержка при переходах между состояниями | |
| | Память | DRAM power-down/self-refresh, понижение частоты при низкой нагрузке | Снижение потребления при малой активной выборке | Возможен рост задержек при выходе из power-down | | | **Память** | Self-refresh, power-down, понижение частоты при низкой активности | Снижение энергозатрат DRAM | Увеличение задержек при выходе из режима сна | |
| | GPU/ускорители | Application clocks, MIG/partitioning, авто-переходы в низкие P-states | Снижение энергии вне пиков, лучшее соответствие профилю | Ограничение максимальной производительности в burst-сценариях | | | **GPU / ускорители** | Управление P-states, частотами, MIG/partitioning | Снижение потребления вне пиков | Возможны ограничения пиковой производительности | |
| | Диск/Хранение | NVMe PS0–PS3, агрессивная политика очередей/flush, спящий режим для HDD | Снижение энергопотребления накопителей | Увеличение задержек при пробуждении HDD | | | **Хранение данных** | NVMe PS0–PS3, спящий режим HDD, адаптивные flush-политики | Снижение потребления накопителей | Рост задержек при пробуждении HDD | |
| | Сеть/IO | Energy Efficient Ethernet (EEE/LPI), offload, управление скоростью/линком | Снижение потребления портов при низкой активности | Совместимость и влияние на jitter | | | **Сеть / I/O** | Energy Efficient Ethernet (EEE), offload, динамика линков | Энергосбережение при низкой активности | Возможны изменения latency и jitter | |
| | Платформа | БП с высоким КПД (80 PLUS Titanium), эффективные VRM, адаптивные кривые вентиляторов | Снижение потерь преобразования и вентиляторной мощности | Требуется корректная термополитика и калибровка датчиков | | | **Платформа** | БП 80+ Titanium, оптимизированные VRM, адаптивные вентиляторы | Снижение потерь преобразования и охлаждения | Требуется точная калибровка сенсоров | |
| | ОС/Гипервизор | CPU governor (schedutil), NUMA-аффинити, tickless-ядро, page-cache policy | Лучшая утилизация и снижение холостого потребления | Нужны профили под workload | | | **ОС / Гипервизор** | CPU governor, NUMA-аффинити, tickless-ядро | Снижение фонового потребления | Требует профилирования под workload | |
| | Оркестрация | Консолидация/автоскейл, sleep/hibernate узлов, workload placement по энергометрикам | Снижение мощности кластера в непик | Риски SLA, «горячие точки» нагрузки | | | **Оркестрация** | Консолидация ВМ, автоскейл, усыпление узлов | Снижение энергопотребления кластера | Возможны риски SLA при перегрузке | |
| | ПО/Прикладной уровень | Асинхронные очереди, пакетирование, батч-окна, оптимизация алгоритмов | Снижение активного времени CPU/GPU | Требует доработки приложений | | | **ПО / Приложения** | Асинхронные очереди, пакетирование, оптимизация алгоритмов | Меньшее время активности CPU/GPU | Требует участия разработчиков | |
| </WRAP> | </WRAP> |
| |
| **Подходы к моделированию энергопотребления** | **Подходы к моделированию энергопотребления** |
| |
| ^ Подход ^ Кратко ^ Когда применять ^ Артефакты ^ | ^ Подход ^ Суть ^ Применение ^ Результат ^ |
| | Bottom-up | Суммирование компонентов (CPU/GPU/DRAM/IO) по телеметрии и моделям | Низкоуровневые оптимизации, POC оборудования | Карты КПД, модели «мощность-от-нагрузки» | | | **Bottom-up** | Анализ компонентов (CPU, GPU, память, I/O) по телеметрии и моделям | Низкоуровневая оптимизация и проектирование | Карты КПД, зависимости мощности от нагрузки | |
| | Top-down | Регрессии по KPI сервиса и узлов, профили времени суток/недель | Планирование мощностей, кластерные политики | Профили нагрузки, целевые кривые мощности | | | **Top-down** | Корреляции по KPI сервисов и узлов | Планирование ресурсов и энергоэффективность кластера | Профили мощности по времени и нагрузке | |
| | What-if/сценарии | Сравнение политик и технологий (governor, capping, консолидация) | Обоснование TCO/ROI, выбор конфигурации | Матрица сценариев, отчёт по эффектам | | | **What-if / сценарный анализ** | Сравнение политик и режимов энергопотребления | Выбор оптимальных конфигураций и TCO-обоснование | Отчёт по эффектам, сценарная матрица | |
| </WRAP> | </WRAP> |
| |
| <WRAP box round> | <WRAP box round> |
| **Ключевые метрики и контроль** | **Ключевые метрики и контроль энергоэффективности** |
| * **Performance per Watt** (производительность на ватт) — целевая метрика выбора и тюнинга. | * **Производительность на ватт (Performance per Watt)** — сколько полезной вычислительной мощности сервер выдаёт на единицу потребляемой энергии. |
| * **Idle/Low-load power** — минимум при простое и на 10–30% загрузке. | * **Потребление в простое и при низкой загрузке** — показатель эффективности электроники и систем питания вне пиков. |
| * **Эластичность мощности** — глубина и скорость переходов между P/C-состояниями. | * **Эластичность мощности** — способность сервера быстро снижать и повышать энергопотребление при изменении нагрузки. |
| * **Utilization vs. Power curve** — реальная кривая мощности от утилизации. | * **Кривая «нагрузка–потребление»** — реальная зависимость мощности узла от уровня загрузки CPU/GPU. |
| * **Темп потребления вентиляторов** — вклад вентиляторов в общую мощность узла. | * **Доля вентиляторов в энергопотреблении** — насколько сильно охлаждение влияет на общий баланс мощности. |
| * **Сертификаты/тесты** — SPECpower/SERT (ориентиры сравнения платформ). | * **SPECpower / SERT** — международные тесты, позволяющие сравнивать энергоэффективность серверов разных производителей. |
| | * **Энергопрофиль кластера** — распределение энергопотребления по узлам и системам (питание, охлаждение, вычисления). |
| | * **Эффективность утилизации** — отношение фактической загрузки оборудования к его установленной мощности. |
| </WRAP> | </WRAP> |
| | |
| |
| <WRAP box round> | <WRAP box round> |
| **Контрольные вопросы** | **Контрольные вопросы для аудита энергоэффективности** |
| - Есть ли валидированные модели «мощность-от-нагрузки» для ключевых профилей работы? | - Есть ли достоверные модели «мощность–нагрузка» для основных профилей работы? |
| - Определены ли политики DVFS/С-состояний и границы power-capping для разных классов задач? | - Определены ли политики DVFS и C-states для разных типов нагрузок? |
| - Реализована ли консолидация в непик с возможностью усыпления части узлов без риска для SLA? | - Реализована ли консолидация и усыпление узлов в непиковые периоды без влияния на SLA? |
| - Учтён ли вклад вентиляторов и БП (кривая КПД) при выборе платформ и термополитик? | - Учтены ли потери в БП, VRM и системах охлаждения при выборе оборудования? |
| - Настроен ли непрерывный мониторинг и A/B-оценка эффектов (до/после) по Performance per Watt? | - Настроен ли мониторинг Performance per Watt и анализ эффектов «до/после» изменений? |
| </WRAP> | </WRAP> |
| | |
| |
