A Methodology to Predict the Power Consumption of Servers in Data Centres

针对问题:预测数据中心的服务器能耗

提出模型:将数据中心建模分成四部分:ICT资源建模、服务器建模、存储建模、服务建模。

由于通常可以联合分布在地理位置上的一组数据中心,因此类层次结构的根(FIT4Green类)包含一组站点(Site类),其主要属性是“能源使用效率PUE”。 PUE与数据中心设施的效率有关(在此模型中,它被视为恒定值 ,每个站点根据其效率都有不同的数字)。 当评估从一个数据中心到联合数据中心(可能是效率更高的数据中心)的软件负载的总体功耗影响时,此属性很重要。

一个站点可包含一组数据中心,数据中心的计算类型:传统计算、超计算、云计算。数据中心的不同优化策略对应不同计算类型。

Datacenter类包含一组机架(Rack类),一组带有塔式机箱的服务器(TowerServer类)以及一组类似路由器和交换机的盒子网络设备(BoxNetwork类)。

机架内部有:RackableServer类--可机架安装的服务器,Enclosure类--刀片式服务器的机箱,BladeServer类--刀片服务器。

通常,每个TowerServer和每个RackableServer都有独立的电源设备(PSU类)和冷却系统(CoolingSystem类),而BladeServer从其机箱中共享PSU和冷却系统。机架通常包含一组配电单元(PDU类)。

存储区域网络设备(SAN类)通常安装在机架内部。诸如路由器和交换机之类的网络设备也可以安装在机架内(RackableNetwork类)。

Server类至少由一个Mainboard类组成,并运行多个软件应用程序。 主板具有以下关键组件:中央处理单元(CPU类),随机访问存储器(RAMStick类),网络接口卡(NIC类),硬件RAID(硬件RAID类)和存储单元(StorageUnit) 类。 

一个CPU至少由一个内核(Core类)组成,其中每个内核都有自己的缓存(Cache类)。 在CPU的其他属性中,“体系结构”表示处理器的制造商(例如,INTEL,AMD等), “cpuUsage”表示通过监视模块更新其值的处理器的利用率, 每个内核都以特定的“频率”和“电压”运行。

硬盘的与能耗相关属性:“ rpm”表示硬盘的每分钟转数,“ plats”表示盘片的数量,而 “AAM”表示硬盘是否配备了“自动声学调整”功能 。 对于固态磁盘solid state disk,“ powerByRead”和“ powerByWrite”分别表示读写操作所消耗的功率。


boot on:引导关系, run on:运行关系

将应用程序或系统级别的所有软件组件,独立于数据中心的计算风格,都建模为IT资源的负载生成器。 


Memory

同步动态RAM(SDRAM)技术:当今数据中心最常用的技术。

除了具有几种类型(例如DDR,DDR2,DDR3等)外,SDRAM还分为两类:缓冲和非缓冲。 这两类的区别在于,前者用于提高存储系统的可靠性,速度和密度。 由于DDR是一种相当古老的技术,在当今的数据中心的服务器中几乎找不到,因此,我们提供了DDR2和DDR3的功耗模型,分别适用于缓冲和非缓冲SDRAM。


Hard disk

硬盘的功耗可分为三个主要部分:空闲,访问启动模式。 当未执行任何活动(读或写)时,磁盘处于空闲模式,而当对磁盘执行读或写操作时,磁盘处于访问模式。 当磁盘的所有机械和电气组件均被激活时,磁盘处于启动模式。

空闲模式的功耗可进一步分解为空闲,待机睡眠状态。 此外,我们观察到待机和睡眠状态下的功耗非常相同,约为空闲状态功耗10%。 


存储区域网络(SAN)设备:由多个硬盘,网络接口卡和电源设备组成。

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