ไซต์นี้ใช้คุ้กกี้เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติและฟังก์ชั่นการทำงาน การใช้ไซต์นี้จะถือว่าคุณให้ความยินยอมตามนี้ เราให้ความสำคัญกับความเป็นส่วนตัวของคุณและการรักษาความปลอดภัยของข้อมูล กรุณาศึกษานโยบายเกี่ยวกับคุ้กกี้ และ นโยบายความเป็นส่วนตัว ของเราฉบับอัพเดตล่าสุด

ข้อมูลเบื้องต้นทางเทคนิค

เกณฑ์ชี้วัดเชิงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน

ต้นทุนด้านพลังงานในระดับโลกที่เพิ่มมากขึ้นและอัตราการใช้พลังงานที่สูงขึ้น 2.5 เปอร์เซ็นต์ในปี 2011 ทำให้เราต้องหาทางบริหารจัดการระบบเซิร์ฟเวอร์เพื่อรองรับทั้งความจุที่เพิ่มขึ้นและหน่วยความจำที่ทำงานรวดเร็วกว่าเดิมซึ่งสามารถปรับระดับการทำงานได้อย่างสอดคล้องโดยใช้พลังงานต่ำ [1]

ภาพที่ 1 อัตราการใช้พลังงานของโลก[1]

ภาพที่ 2 อัตราการใช้พลังงานของอุปกรณ์สำนักงาน [2]

จากภาพที่ 2 จะเห็นว่าเซิร์ฟเวอร์เป็นระบบประมวลผลที่ใช้พลังงานมากที่สุดในหน่วยงานเนื่องจากมีระดับการประมวลผลที่มากกว่าเมื่อเทียบกับคอมพิวเตอร์เดสก์ทอปหรือคอมพิวเตอร์พกพา

ด้วยเหตุนี้การกำหนดโครงร่างส่วนประกอบของเซิร์ฟเวอร์จึงมีบทบาทสำคัญในการลดการสิ้นเปลืองพลังงาน ในขณะที่ตอบสนองความต้องการในการประมวลผลได้ดีขึ้น [2]

ภาพที่ 3 อัตราสิ้นเปลืองพลังงานของเครื่องโดยเฉลี่ย [3]

การจัดการการใช้พลังงานของเซิร์ฟเวอร์จะต้องพิจารณาจากส่วนประกอบต่าง ๆ ของเครื่องตามภาพที่ 3 ซึ่งทำให้เราพบว่าหน่วยความจำเป็นส่วนประกอบที่ใช้พลังงานมากที่สุดเป็นอันดับสาม [3]

เพื่อลดต้นทุนด้านพลังงานและอัตราการใช้พลังงาน ธุรกิจหลายแห่งจึงมีการรวมระบบเซิร์ฟเวอร์เพื่อใช้ประโยชน์จากโปรเซสเซอร์แบบหลายการประมวลผลให้เกิดประสิทธิภาพเต็มที่ร่วมกับหน่วยความจำขนาดใหญ่สำหรับรองรับการทำงานอย่างเต็มที่ตลอด 24 ชั่วโมงตลอดทั้งปีโดยอาศัยระบบเสมือนจริง

การจัดสรรหน่วยความจำอย่างสมดุล การกำหนดหน่วยความจำโฮสต์สำหรับเครื่องเสมือนจริงเทียบกับประสิทธิภาพที่ได้จากการจัดสรรทรัพยากรเหล่านี้ และการประเมินต้นทุนที่จะเกิดขึ้นกับบริษัทล้วนเป็นองค์ประกอบที่จะส่งผลต่อต้นทุนในการครอบครองโดยรวมสำหรับเซิร์ฟเวอร์ (TCO) และคุณภาพในการให้บริการโดยรวม (QoS) สำหรับไคลเอนท์ [4]

เพียงแค่ปฏิบัติตามหลักเกณฑ์สามข้อต่อไปนี้ เราก็จะสามารถลดการใช้พลังงานและเพิ่มความจุเพื่อรองรับการทำงานสำหรับเซิร์ฟเวอร์รุ่นใหม่หรือที่มีอยู่เดิมได้อย่างง่าย ๆ

1. DIMM (Dual Line Memory Module) ที่ติดตั้งจำนวนน้อยกว่าย่อมใช้พลังงานน้อยกว่า หากสามารถทำได้ควรติดตั้ง DIMM จำนวนที่น้อยที่สุดเพื่อรองรับความจุหน่วยความจำที่ต้องการใช้งานของคุณ

2. Quad-rank DIMMs จะใช้พลังงานต่อกิกะไบต์ (GB) น้อยกว่า DIMM ประเภทอื่น

3. กำหนดโครงร่างเซิร์ฟเวอร์เพื่อให้รองรับความเร็วหน่วยความจำอย่างเต็มที่ที่ความเร็วต่ำสุดที่รองรับเพื่อประหยัดพลังงานเพิ่มไปอีกขั้น
เพื่อให้เข้าใจเกี่ยวกับระดับการใช้พลังงานของเซิร์ฟเวอร์รุ่นใหม่ที่ใช้เทคโนโลยี DDR3 DRAM (Dynamic Random Access Memory) กรุณาพิจารณาผลการวิเคราะห์ที่เรารวบรวมมาได้ต่อไปนี้

อัตราพลังงานที่ใช้ต่อแถวติดตั้งหน่วยความจำ

ภาพที่ 4 แสดงอัตราการสิ้นเปลืองพลังงานโดยรวมของเซิร์ฟเวอร์ในสามกรณีตัวอย่างที่ใช้หน่วยความจำแบบ dual-rank ขณะทำงานโดยประเมินผ่าน PassMark® BurnInTest 7.1 Pro กับสถาปัตยกรรมเซิร์ฟเวอร์ Intel® Romley ตรวจวัดโดยอาศัย Hewlett-Packard iLO Management Engine ในตัวเพื่อพิจารณาระดับการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้นเป็นวัตต์ (W) โดยใช้ 1 DPC (DIMM ต่อช่องสัญญาณ), 2 DPC และ 3 DPC [5] [6]

ภาพที่ 4 อัตราสิ้นเปลืองพลังงานของเซิร์ฟเวอร์โดยรวมต่อ DPC ขณะที่หน่วยความจำทำงานเต็มที่*

เป็นไปตามที่คาดการณ์ไว้ การเพิ่ม DIMM ต่อช่องสัญญาณจะทำให้เซิร์ฟเวอร์ใช้พลังงานเพิ่มเติม แม้ว่าจะได้ความจุเพิ่มขึ้นแต่ก็จะทำให้ลดโอกาสในการอัพเกรดในอนาคตเนื่องจากช่องติดตั้งหน่วยความจำเต็ม

การเพิ่มหน่วยความจำแถวที่สองสำหรับโปรเซสเซอร์ (2 DPC) จะทำให้เครื่องต้องใช้พลังงานเพิ่มเติม ~10.5 เปอร์เซ็นต์ โดยกรณีที่สามพบว่าทำให้สิ้นเปลืองพลังงานเพิ่มขึ้น ~5 เปอร์เซ็นต์

การอัพเกรด DPC เพิ่มไปยังเซิร์ฟเวอร์เกินจาก DPC ชุดแรกพบว่าทำให้การใช้พลังงานและต้นทุนในการครอบครองโดยรวม (TCO) เพิ่มขึ้นอย่างเป็นสัดส่วนกันไป หลังจากติดตัง DPC ทั้งสามชุดแล้ว คุณจะไม่สามรถอัพเกรดหน่วยความจำโดยตรงเพื่อรองรับความต้องการในการใช้งานที่เพิ่มขึ้นได้อีก

อัตราสิ้นเปลืองพลังงาน - dual rank กับ quad rank

คุณสามารถเลือกอัพเกรดหน่วยความจำเกินจาก DPC ชุดแรกโดยการปรับโครงร่างหน่วยความจำทั้งหมดเป็นหน่วยความจำ DIMM quad rank ที่ความเร็ว 800MHz เพื่อให้สามารถรองรับความจุได้มากกว่าหรือเป็นสองเท่าของโครงร่างแบบ DPC 2 ตัวในภาพที่ 4 และยังทำให้ระดับแรงดันไฟฟ้าปรับอัตโนมัติเป็น 1.35V ทำให้ใช้พลังงานเพิ่มขึ้นเพียง 2 วัตต์ หรือลดลง ~4% เมื่อเทียบกับการติดตั้ง DPC 3 ชุดที่ความจุ 384GB ตามภาพที่ 5

การเลือกใช้หน่วยความจำแบบ quad rank ไม่เพียงแต่ทำให้ได้ความจุหน่วยความจำต่อเซิร์ฟเวอร์เพิ่มมากขึ้น แต่ยังลดอัตราการใช้พลังงานระหว่างหน่วยความจำทำงาน ทำให้ต้นทุนค่าไฟลดลง

ภาพที่ 5 อัตราสิ้นเปลืองพลังงานของเซิร์ฟเวอร์โดยรวมโดยใช้หน่วยความจำ dual rank และ quad rank ขณะทำงานเต็มที่*

อัตราสิ้นเปลืองพลังงานที่ความจุเท่า ๆ กัน

การวางแผนโครงร่างการทำงานของเซิร์ฟเวอร์มีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากจะต้องสอดรับกับภาระงานที่คาดหวัง เซิร์ฟเวอร์สามารถอัพเกรดเพื่อรองรับความจุหรือความเร็วในระดับสูงสุดสอดคล้องกับงานที่ต้องรองรับ การพิจารณาเงื่อนไขในการทำงานของเซิร์ฟเวอร์จึงอาจค่อนข้างยุ่งยากหากไม่มีข้อมูลอัตราสิ้นเปลืองพลังงานเพื่อช่วยในการคำนวณ

ภาพที่ 6 นำเสนออัตราสิ้นเปลืองพลังงานของเซิร์ฟเวอร์ที่ติดตั้งหน่วยความจำ DDR3-1600 Dual Rank และ DDR3-1066 Quad Rank ขนาด 256GB ที่ทำงานที่ระดับความเร็วสองระดับแตกต่างกันระหว่าง 1600MHz และแบบประหยัดพลังงานที่ 1066MHz

ในการติดตั้งหน่วยความจำแบบ Quad Rank เซิร์ฟเวอร์จะสามารถรองรับการอัพเกรดได้ถึง 512GB เมื่อมีงานเพิ่มขึ้น ในขณะที่หน่วยความจำแบบ Dual Rank จะจำกัดความจุในการอัพเกรดไว้ที่เพียง 384GB เท่านั้น

ภาพที่ 6 อัตราสิ้นเปลืองพลังงานของเซิร์ฟเวอร์โดยรวมโดยใช้หน่วยความจำ dual rank และ quad rank ขณะทำงานเต็มที่*

การกำหนดโครงร่างหน่วยความจำสำหรับเซิร์ฟเวอร์เบลด 1U โดยใช้ Quad Rank แทนหน่วยความจำ Dual Rank ที่ความจุ 256GB จะลดอัตราสิ้นเปลืองพลังงานลงได้ 13 วัตต์ขณะทำงาน ซึ่งเทียบเท่ากับ 6 เปอร์เซ็นต์ของเซิร์ฟเวอร์ที่ติดตั้งหน่วยความจำ Dual Rank

จากตารางอัตราการใช้พลังงานช่วงฤดูร้อนในปี 2013 ของ Pacific Gas and Electric Company กับลูกค้ากลุ่มผู้ประกอบการในมลรัฐแคลิฟอร์เนียของสหรัฐฯ ตามเกณฑ์ ~21¢/kWh (เซนต์ต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมง) พบว่าระดับการใช้พลังงานที่ลดลง 13 วัตต์จะช่วยลดค่าใช้จ่ายของเซิร์ฟเวอร์ขณะทำงานเต็มที่ตลอด 24 ชั่วโมงจาก 33.26 เหรียญสหรัฐฯ ต่อเดือน (5.28 kWh ต่อวัน*30 วัน*21¢) ไปอยู่ที่ 31.30 เหรียญสหรัฐฯ ต่อเดือน (4.968 kWh ต่อวัน*30 วัน*21¢) ซึ่งเท่ากับลดค่าใช้จ่ายให้กับเซิร์ฟเวอร์ต่อเดือนได้ถึง 6 เปอร์เซ็นต์! [7]

ผลการวิเคราะห์นี้พบว่าช่วยลดการใช้พลังงานเป็นวัตต์ได้อย่างน่าพอใจ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากมีการติดตั้งเซิร์ฟเวอร์ 1U สามสิบสองตัวกับแร็ค 42U มาตรฐานที่ใช้หน่วยความจำ Quad Rank เพียงอย่างเดียวโดยทำงานแบบเต็มประสิทธิภาพ ส่วนต่างอัตราสิ้นเปลืองพลังงานนี้สามารถนำไปรองรับเซิร์ฟเวอร์ 1U ได้สองตัวหรือนำไปใช้เพื่อจัดสรรงบประมาณด้านพลังงานอื่น ๆ เช่น การระบายความร้อน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับว่าแร็คติดตั้งอยู่ในพื้นที่ที่ร้อนหรือเย็นด้วย

อัตราสิ้นเปลืองพลังงานขณะไม่ได้ทำงาน

ในบางกรณีการใช้งานเซิร์ฟเวอร์บนแร็คทั้งหมดอาจไม่เท่ากัน เซิร์ฟเวอร์บางตัวอาจไม่ต้องทำงานตลอด 24 ชั่วโมงซึ่งทำให้สิ้นเปลืองพลังงานขณะไม่ได้ใช้งานหรือขณะประมวลผลเล็ก ๆ น้อย ๆ เซิร์ฟเวอร์เหล่านี้อาจเตรียมไว้เพื่อสำรองงานในช่วงการทำงานสูงหรือใช้เพื่อรองรับในกรณีที่ไดรฟ์ข้อมูลเกิดปัญหา

ในกรณีเหล่านี้การเลือกใช้หน่วยความจำ Quad Rank จะช่วยลดการสิ้นเปลืองพลังงานลงได้ 9 วัตต์เมื่อเทียบกับหน่วยความจำ Dual Rank ที่ความจุเท่ากันขณะไม่ได้ทำงานตามภาพที่ 7

ภาพที่ 7 อัตราสิ้นเปลืองพลังงานของเซิร์ฟเวอร์โดยรวมขณะทำงานและขณะไม่ได้ทำงาน*

สิ้นเปลืองค่าใช้จ่าย 21¢/kWh ระดับการใช้พลังงานที่ลดลง 9 วัตต์ช่วยลดค่าใช้จ่ายในการทำงานของเซิร์ฟเวอร์ที่ไม่ได้ทำงานตลอดทั้ง 24 ชั่วโมงจาก 23.59 เหรียญสหรัฐฯ ต่อเดือน (3.744 kWh ต่อวัน*30 วัน*21¢) เป็น 22.23 เหรียญสหรัฐฯ ต่อเดือน (3.528 kWh ต่อวัน*30 วัน*21¢) หรือประหยัดค่าใช้จ่ายมากถึง 6% ต่อเดือนต่อเซิร์ฟเวอร์หนึ่งตัว! [7]

การคำนวณค่าไฟฟ้าคาดการณ์ตลอดอายุการใช้งานของเซิร์ฟเวอร์หนึ่งตัวที่ 3, 5 หรือ 10 ปีตามอัตราการใช้พลังงานคงที่จากภาพที่ 8 พบว่าสามารถช่วยลดการใช้พลังงานของเซิร์ฟเวอร์เมื่อใช้หน่วยความจำ Quad Rank ซึ่งสามารถนำไปใช้จัดซื้อเซิร์ฟเวอร์เพิ่มเติมได้ในโครงสร้างการทำงานที่ต้องใช้เซิร์ฟเวอร์หลายตัว

ภาพที่ 8 ค่าใช้จ่ายคาดการณ์ของเซิร์ฟเวอร์ที่ 21¢/kWh ในช่วงระยะเวลา 3, 5 และ 10 ปี*

สรุป

จากสูตรคำนวณในภาพที่ 9 และโดยอาศัยชุดเครื่องมือบริหารจัดการเซิร์ฟเวอร์แบบบูรณาการ พบว่าค่าใช้จ่ายในการทำงานของเซิร์ฟเวอร์ในองค์กรสามารถคำนวณได้โดยใช้ตัวคูณพลังงานที่ใช้ที่ระบุในตัวจ่ายไฟเป็นวัตต์กับจำนวนชั่วโมงใช้งานจริงต่อวัน (เช่น 0.5 ชั่วโมงเป็น 30 นาที) หารด้วย 1000 (กิโล) เพื่อกำหนดค่าเป็นมาตรฐานกิโลวัตต์ในการใช้พลังงานของเครื่องในช่วงเวลาที่กำหนด (เช่น 30 นาที) ระหว่างวัน

ภาพที่ 9 สูตรคำนวณการใช้พลังงานเป็น kWh

หากคูณด้วยจำนวนวันในเดือนหรือปีที่ใช้เครื่อง ค่าใช้จ่ายในการทำงานของเครื่องในระยะยาวสามารถประเมินได้จากอัตราค่าไฟฟ้าในปัจจุบันหรือที่คาดการณ์ในอนาคตตามภาพที่ 10 และ 11

ภาพที่ 10 ค่าใช้จ่ายต่อเดือน

ภาพที่ 11 ค่าใช้จ่ายต่อปี

จากผลการคำนวณข้างต้นสรุปได้ว่าหน่วยความจำ Quad Rank ประหยัดพลังงานเทียบต่อความจุเป็นกิกะไบต์มากกว่า และยังรองรับการอัพเกรดในอนาคตได้มากกว่า ทำให้ลดการใช้พลังงานที่ความจุเท่า ๆ กันหรือมากกว่าในกรณีที่ใช้หน่วยความจำ Dual Rank

หน่วยความจำนี้จึงเป็นทางเลือกที่น่าสนใจอย่างยิ่งสำหรับองค์กรที่ต้องการเพิ่มความจุในระดับสูงสุดโดยใช้พลังงานน้อยที่สุด

*เครื่องทดสอบ: SiSoftware BurnInTest 7.1 Pro กับสถาปัตยกรรม Intel® Romley HP Proliant ML350p Gen8 ที่ติดตั้งโปรเซสเซอร์ Intel Xeon E5 2650 สองตัว หน่วยความจำสูงสุด 256GB, 384GB หรือ 512GB (Dual-rank KTH-PL316/16G หรือ quad-rank KTH-PL310QLV/32G) ทดสอบในโหมดประสิทธิภาพสูงของ HP ปิด Intel Hyper-threading technology ไว้

ข้อมูลอ้างอิง:

[1] Statistical Review 2012, BP p.l.c.
http://www.bp.com/sectiongenericarticle800.do?categoryId=9037130&contentId=7068669

[2] Electricity Used by Office Equipment and Network Equipment in the U.S., University of California
http://enduse.lbl.gov/info/lbnl-45917b.pdf

[3] Power Management in Intel® Architecture Servers, Intel Corporation
http://download.intel.com/support/motherboards/server/sb/power_management_of_intel_architecture_servers.pdf

[4] Understanding Memory Resource Management in VMware ESX Server, VMware Inc.
http://www.vmware.com/files/pdf/perf-vsphere-memory_management.pdf

[5] BurnInTest Professional edition V7.1 , PassMark Software
http://www.passmark.com/

[6] HP iLO (Integrated Lights-Out) 4, Hewlett-Packard
http://h18000.www1.hp.com/products/quickspecs/14234_div/14234_div.pdf

[7] A-1 Electric Rates schedule (commercial rate) 2013, Pacific Gas and Electric Company
http://www.pge.com/nots/rates/tariffs/CommercialCurrent.xls

        Back To Top