CPUの選択は、コモディティサーバーファームのエネルギーバジェットに影響しますか？

Question

CPUの選択は、コモディティサーバーファームのエネルギーバジェットにどのように影響しますか？ FacebookやTwitterなどの種類のコモディティサーバーに電力を供給するのに、年間いくらかかるのだろうか。使用する。

そのような典型的なサーバーの1つであるIntelXeonプロセッサX5650と、12コアすべてがそれぞれ90％の容量で実行されている典型的な負荷を考えてみましょう。

年間の消費電力はどのくらいですか？上記のシナリオ以外に、どのような仮定をする必要がありますか？そして、これは上記の規模で運営されている会社にいくらかかりますか？冷却はどうですか。そのようなサーバーをどれだけ冷却しますか？

負荷がたとえば45％に減少した場合、電力と冷却のコストはどのくらいの割合で減少しますか？

allquixotic · Answer

あなたの元の質問は完全に広すぎます。実際の金額を大まかに見積もることさえ不可能であるためです。ちょうど変数が多すぎる（数十万）ためです）。数字を考え出すことすらしません。代わりに、ホスティングコストの特定の側面であるCPUについて説明します。

CPU！

CPUの運用コストは、サーバーの世代）に大きく依存します。

generationつまり、プロセッサがリリースされたおおよその時期ですが、さらに重要なのは、プロセッサがどのアーキテクチャに基づいているかです。

プロセッサがより複雑で高度になるにつれて、より高度な電源管理機能も開発されました。インテルプロセッサーの電源管理の進化を見てみましょう。すべての機能は累積時間の経過とともに）であることに注意してください。つまり、機能が古いプロセッサーに存在した場合、おそらく新しいプロセッサーに存在しますが、新しいプロセッサ世代では、改善または効率化される可能性があります。

極端な例として、 Pentium II Xeon のような非常に古いサーバーチップを見ると、スペックシートに省電力技術について何も記載されていないことに気付くかもしれません。このチップは、ほぼ常に最大TDPを使用します。

Xeon 3.80E のように、少し新しいもの（ただし、まだ非常に古い-〜2005）は、Pentium IVよりも新しいが、「コア」アーキテクチャよりも古いものであり、Intelが省電力を意識：「IntelSpeedStepTechnology」は製品データシートに記載されています。

次のように、Core2マイクロアーキテクチャベースのXeon（〜2008）にジャンプします X5365 、そしていくつかのことに気づきます：

CPUにはアイドル状態省電力機能があります。つまり、CPUがアクティブに何もしていないときに、「電源オフ」と「完全実行」の間のある時点で、低電力モードにドロップダウンできます。。アイドル状態を1秒間に数十回または数百回切り替えることができるため、非常に「きめ細かい」電力を大幅に節約できます。
以前に見たSpeedStepテクノロジーはEnhanced SpeedStepテクノロジーになりました。これは、よりきめ細かいものです。つまり、CPUは、現在のワークロードに正確に適合する特定の電圧まで低下でき、ワークロードが増減すると、ワークロードの変化に基づいて、ファン速度とCPUの消費電力の両方をスケーリングできます（ワークロードが1秒間に2回以上変動している場合でも）。
Core Microarchitectureから始めて、Intelが「低電圧」を表す「L」プレフィックスが付いたXeonプロセッサを販売し始めています。これらのプロセッサは、熱設計電力（TDP）が低いため、電力を大量に消費するプロセッサよりも、一貫して低いエネルギー消費量（主に低い電圧で動作することによって駆動される）で動作するように設計されています。これらのパーツはオプションとして提供されます。これは、接頭辞「E」または「X」が付いた通常の電力を消費するパーツを使用すると、パフォーマンスがわずかに向上するためです。
インテルのデマンドベースのスイッチングテクノロジーが使用されています。インテルのWebサイトの引用：

インテル®デマンド・ベース・スイッチングは、マイクロプロセッサーの印加電圧とクロック速度が、より多くの処理能力が必要になるまで必要最小限のレベルに保たれる電源管理テクノロジーです。このテクノロジーは、サーバー市場でインテルSpeedStep®テクノロジーとして導入されました。

次のように、NehalemマイクロアーキテクチャベースのXeonにジャンプします X348 、そしていくつかのことに気づきます：

インテルターボブーストテクノロジー;このCPUは、ほとんどの場合、非常に電力効率の高い（ワットあたりのパフォーマンスが高い）速度で実行されますが、CPUの使用率が非常に高くなると、通常のTDPを超えて（消費電力が増加し、効率が低下するため）、「ターボ」モードでのパフォーマンス。
ハイパースレッディング;これは、パフォーマンスnear8コアでのパフォーマンスと同じですが、非常に高い効率で4つのコアを実行できることを意味します。ハイパースレッディングは、コストと省電力の両方のメカニズムであり、より良い結果を得ることができますワットあたりのパフォーマンス（同じエネルギーを投入しますが、プロセッサよりも多くのパフォーマンスを引き出しますハイパースレッディングなし）。

Westmere（Nehalem-C別名Nehalemのダイシュリンク）にジャンプします Xeon X565 これはあなたが質問で尋ねたものであり、状況は基本的に上記の元のNehalemと同じです。ただし、製造サイズが小さいため、全体的な電力使用量がわずかに少なくなります。

さて、Westmere/Nehalemの後に、現在に至るまでに個のマイクロアーキテクチャがあります。

Sandy Bridge、2011年、新しいマイクロアーキテクチャ（別名「tock」）を備えた32nmプロセッサファミリ。
Ivy Bridge、2012年、Sandy Bridgeマイクロアーキテクチャに基づく22nmプロセッサファミリですが、消費電力が低く、電力効率が優れています（別名「ティックプラス」）。
Haswell、2013年、新しいマイクロアーキテクチャ（別名「tock」）を備えた22nmプロセッサファミリ。

これらの連続世代のプロセッサのそれぞれは、いくつかの理由から、現在インテルの主要な重点分野の1つであるため、より優れた電源管理機能を提供してくれました。

バッテリー容量が非常に小さいx86タブレットを出荷しており、電力効率の高いプロセッサーが必要です。
データセンターは、エネルギーと冷暖房のコストを削減したいと考えています。
通常のデスクトップユーザーがますます多くの計算能力を必要としなくなると、より適度なパフォーマンスの向上を提供するが電力使用量を劇的に削減するより効率的なプロセッサを使用することで、エネルギーコストや熱出力などを削減し始めることができます。
プロセッサが内部でより複雑になるにつれて、無駄を最小限に抑えながら、現在のワークロードを効率的に提供するために必要な電力量を正確に計算する複雑なロジックと回路の余地が増えます。 Intelは、最近のCPU世代でこのテクノロジーに多額の投資を行ってきました。
E3-1260L などのSandy Bridge低電圧Xeonは、かなり効率的ですが、ハイパースレッディングを備えたクアッドコアでもあります。その45ワットのTDPは、遅いことを示します。それとはほど遠いです。ほんの数年前の105WTDPプロセッサよりもはるかに高速です。
E3-1265L v2 などのIvy Bridge低電圧Xeonは、1260Lよりもさらに効率的で、TDPは45ワットですが、パフォーマンスが大幅に向上し、CPU上の電圧レギュレーターが非常に高速な電圧変化応答。
E3-1265L v などのHaswell低電圧Xeonは、電力効率の点で現在市場に出回っている最高峰であり、TDPは45ワットですが、パフォーマンスはさらに優れています。そしてより多くの節電の良さ。

もちろん、低電圧カテゴリ以外にも、2014年第1四半期にリリース予定の獣のような15コア E7-8890 v2など、最近のシリーズには高性能のXeonがあります。 155ワットのTDPを備えたハイエンド（CPUとしては非常に大きい）-大きな違いは、これらすべてのハイエンドコアを使用すると、このプロセッサは低電圧よりも多く多くのことを実行できることです。チップ。

全体として、X5650は現在の世代から4世代削除されており（ちなみに、ハイパースレッディングを備えた6コアのみで、12コアではありません）、コモディティレベルのクアッドコア「E3」ブランドのXeonのようなものに匹敵しますコアが多いにもかかわらず、IvyBridgeまたはHaswell世代から。新しいCPUは、古いX5650よりもクロックレートが高く、L3キャッシュが多く、より高速なRAMをサポートし、電力効率が高いため、コアが少なくてもそれに追いつくことができます。

負荷調整がコストに与える影響

負荷がたとえば45％に減少した場合、電力と冷却のコストはどのくらいの割合で減少しますか？

さて、上記のことを踏まえると、CPUが最新のCPU（Sandy Bridge、Ivy Bridge、またはHaswell）の場合、電力と冷却のコストはCPUだけの場合マザーボードは言うまでもなく）である可能性があります。、ハードドライブ、RAMなど）はおそらくダウンします_（ほぼ直線的に負荷が軽減されます。とにかく、それが究極の目標です。1秒あたりX個の命令が必要な場合は、$ YYYのコストがかかります。Xが必要な場合は* 1秒あたりの命令数は10で、コストは$ YYY * 10です。線形スケールは非常に予測可能な経済性を実現するため、Intelが目指しているのはそれです。

もちろん、旧世代のCPUは、アイドル状態であるだけで多くの電力を浪費し、十分に活用されていても、利用可能なリソースを最大限に活用していなかったため、線形に近づくことすらできませんでした。ハイパースレッディングなどの機能が不足していたためです。

元の質問への回答にアプローチする方法を（非常に漠然と）スケッチしようとしています

CPUについての詳細がすべてわかったところで、秘密を明かします。CPUは、主要なWebサイトの運用コストの大部分を占めていません。最大のコストは、従業員、施設不動産、土地、データセンターなど）、および冷却です。

FacebookやTwitterのようなものの「封筒の裏側」の運用コストを考え出すには、次のことを考慮する必要があります。

最新のCPUを使用している場合でも、冷却のために電気代を支払っています（サーバーの冷却に多大なコストがかかる夏と比較して、外部環境が非常に寒い場合は明らかにコストが低くなります）。冷却コストは、「オフグリッド」電力（風力、太陽光）を使用しているか、石炭や原子力などから電力を供給している電力会社から電力を購入しているかによって異なります。コストも国によって大きく異なります。、エネルギーコストは地域ごとに異なるため、どこからエネルギーを得るか、どれだけの需要があるかなどによって異なります。

マザーボード、ハードドライブ、SSD、RAM、冷却ファン、ネットワーク機器、照明、安全機器、従業員用オフィスなどはすべて追加のエネルギーを消費します。ここで発生するコストは、効率に応じて非常に異なります。操作が実行されています。

施設の費用は、安全とセキュリティにどれだけ重点が置かれているかによって異なります。たとえば、バックアップディーゼル発電機は、燃料、発電機の正しい動作の定期的なテスト、バッテリーパック（ディーゼル発電機の起動中に一定の電力を維持するため）などの両方の点でかなりのコストがかかります。これらのコストがなければ、データセンター主電源に障害が発生した場合、完全な停止が発生する傾向がありますが、日常の運用コストは大幅に低下します。また、防犯カメラ、武装警備員、バッジリーダーなどのコストも高くなります。これらは、本当に必要最低限のことをしようとしている場合は、「オプションの追加機能」と見なすこともできます。

また、正確な数値を算出するには、_（質問の定義を調整する必要があります。たとえば、サーバーのハードウェアとネットワークを保守するITサポートスペシャリストは、コストの一部と見なされます。データセンターの運用について？ソフトウェアを作成するプログラマーはコストを考慮に入れていますか？システム管理者はどうですか？マネージャーはどうですか？床を掃除して電球を交換するカストディアンはどうですか？政府に支払うべき税金はどうですか？どこにいますか？コストの測定をやめますか？これはすべてあなたの問題の定義の一部です。私は精神的ではなく、あなたが何を求めているのか正確にわからないため、これらの質問のいずれにも答えようとはしません。それらのほとんどはとにかく、SuperUserにとってはトピックから外れています。

そうは言っても、私はまだドルで大まかな見積もりをするつもりはありません。会社の運営手順についてあなたが気にかけている仮定に基づいて、あなた自身でそれを理解する必要があります、電気代、外気温、人件費など。