Racionalização e Otimização de Energia em Computação na Nuvem
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Racionalização e Otimização de Energia em Computação na Nuvem Racionalização e Otimização de Energia em Computação na Nuvem Presentation Transcript

  • Racionalização e Otimização deEnergia em Computação na Nuvem Bruno Domingues bruno.domingues@intel.com Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
  • Virtualização e Gerenciamento de Potência• A virtualização abstrai completamente o hardware físico para o SO guest (exceto no caso de Paravirtualização)• Ex. Se o SO transaciona para o nível S3 do ACPI (i.e. sleep to memory) isso acontecerá com o vCPU e não terá nenhum efeito no servidor físico;• Grande desafio de mapear a potência entre o servidor físico e a máquina virtual e desta para o físico: – Dificuldade de definir o rateio de consumo do servidor físico com as máquinas virtuais; – Dificuldade de estabelecer um quota de consume de potência nas máquinas virtuais de forma a viabilizar o balanço entre desempenho vs. consumo. Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
  • Gerenciamento de Potência vs. Gerenciamento de Energia Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
  • Níveis de Maturidade – Gerenciamento de PotênciaNível Modelo de Uso Benefícios Caso de Uso  Monitoração do consumo de potência Evita “colapso” do DC com em tempo real; Monitoramento do consumo de informações atualizadas e em  Gerencia os hot spots do DC; 1 energia em tempo real tempo real do consumo de  Agendamento de potência e potência temperatura;  Tendências e previsões de consumo. Guard rail de Potência: aumenta a  Maximiza a população de servidores Limite de potência segurança criando um limite superior por rack e otimiza o CapEx por rack determinístico e garantida de 2 de forma a evitar que o consumo de disponível quando o rack está sob limite consumo máximo de potência potência exceda um determinado orçamentário com negligenciável em um conjunto de máquinas limite impacto de desempenho por servidor.  Maximiza o aproveitamento do rack em termos de desempenho quando há limitante de potência; Limite de Potência Estático: opera Operação sob condições  Otimização da aplicação de potência; 3 os servidores sob um permanente adversas de disponibilidade de  Compensação do desempenho da limite superior potência aplicação;  Continuidade de Negócio: continuidade da operação em caso de racionamento de energia. Limite de Potência Dinâmico: Otimiza a infraestrutura para  Define o ponto de limite de potência de ajusta o consumo do servidor de permitir entregar exatamente o 4 acordo com a demanda da aplicação; acordo com o perfil da demanda de SLA com a disponibilidade de  Suporte a múltiplas classes de serviços. carga QoS  Reconfiguração dinâmica para melhor 5 Gerenciamento de Energia Corta custos de eletricidade aproveitamento de potência proporcional a computação Realiza a otimização de potência  Uso dos dados coletados dos sensores Gerenciamento de Potência do DC 6 nos servidores, elementos de para otimizar a refrigeração dentro de integrado rede e armazenamento certos valores Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
  • Evolução Tecnológica dos Servidores x86 Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
  • Otimização do RackProvisionar um rack de servidores com limite de 4KW – Objetivo: Instalar o máximo de servidores sem extrapolar o limite de 4KW• Método Tradicional (heurístico): – Com base na especificação da fonte de potência , 650W; – Se usa 400W como estimação segura (muitas vezes aferido em laboratório); – Permite instalar 10 servidores = 4.000W (400W/servidor).• Com monitoramento de Potência: Antes Depois − Avaliação histórica apresenta que raras vezes excedem 250W/servidor; − Define-se um limite agressivo de 250W/servidor com um limite global de 4KW para eliminar casos de boot storm, por exemplo; − Permite a instalação de 16 servidores, aumentando a densidade em 60% Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
  • Racionamento de Energia• Define guard rail de forma a evitar consumo de potência acima da capacidade oferecida;• Em casos de crises de fornecimento de energia, permite o DC operar por períodos maiores sem negação de serviço mesmo com menor desempenho. Potência Emergencia disponível Consumo não satisfeito Potência (watts) Consumo com base na demanda Día 1 Día 2 Tempo Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
  • 52GW Desastres Naturais △21GW 31GW• Data : 3/11/2011 14:46• Escala: 9.0 – Evento mais severo da história do Japão Antes de 3/11 Depois – 4o mais severo desde 1900 Japan Meteorological Agency Danos as plantas elétrias• Mega tsunami impactou o NE do Japão – Invadiu 6km a partir da paria – Parede de 40,5m no distrito de Iwate• Imediatamente depois do terremoto – Perdia 21GW de geração de energia elétrica (Tokyo Electric Power Co.) Créditos: Tokyo & Tohoku Electric Power; Tokyo Electric Power Co. Inc.
  • Mapa térmico - otimização Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
  • Medindo o Ganho EnergéticoConsumo de Potênciado Servidor P não gerenciado P atual t1 t t2 Note que mecanismos que permitem economia significativa de potência pode não promover ganhos de economia de energia
  • Computação Proporcional a Potência Patual = Pbase + PspreadL Potência Proporcional a Computação 500 450 400 350 PspreadConsumo de Potência (W) 5300 300 5400 250 5500 200 5600 E5-2600 150 100 50 0 Pbase Pmax Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
  • Estratégia de Desligar Servidores#ServidoresTotal N = 7 6 5Servidoresdesligados 4 3 2 1Servidoresativos 4:00 AM Hora do dia 4:00 AM CPU idle (W) Cluster (W) Pmin (W) 5300 405 2835 14% 5400 360 2520 14% 5500 225 1575 14% 5600 150 1050 14% E5-2600 96 672 14%
  • Eficiência em função da demanda Consumo de potência1.0 normalizado Eficiência Normalizada (MIPS/Watts) Eficiência = 1 em 1.0 de utilização de CPU0.5 Área típica de operação de Data Centers Consumo de CPU normalizado 0.5 1.0
  • Eficiência de um cluster de “n” servidores em função da demanda Consumo de potência normalizado1.0 Eficiência Normalizada (MIPS/Watts) Eficiência = 1 em 1.0 de utilização de CPU0.5 Área típica de operação de Data Centers Consumo de CPU normalizado 0.5 1.0
  • Estratégias de Economia de Energia• O padrão ACPI define três níveis para realizar o parking dos servidores não utilizados no cluster: – S3: sleep to memory: normalmente consome ~10% do valor de pico e leva ~2min para voltar ao estado S0; – S4: hibernation: normalmente consome ~3% do valor de pico e o tempo para voltar a S0 varia de acordo com a quantidade de memória e capacidade de I/O; – S5: soft off: consome ~3% (o mesmo que em S4) e pode levar aproximadamente 15min para a maioria dos ambientes; N1 N1 N2 N2 Nn Nn Servidores ativos Servidores estacionados Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
  • Estratégia de PlatôsConsumo de potência comouma % da carga máxima 10% Standby (S3) 70% Servidores com power capping 50% Idle 100% Servidores sem limitação 5% Hibernado/desligado Proibida cópia ou divulgação sem (S4/5) permissão escrita do CMG Brasil.
  • Gestão Energética: Prova de Conceito na Telefónica I+D Tamanho do Grupo N=2120100 80 60 40 Load (Injector threads) 20 0 0:00:00 0:30:00 1:00:00 1:30:00 2:00:00 2:30:00 3:00:02 3:30:00 4:00:00 4:30:01 5:00:00 5:30:01 6:00:00 6:30:01 7:00:00 7:30:00 Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
  • Sumário• Gerenciamento de Potência e Gestão de Energia no Data Center é uma disciplina pouco explorada mas que paga os seus dividendos• Evoluir nos modelos de maturidade, que trazem os maiores retornos leva tempo: necessita vivencia no ambiente de como essas características influenciam no consumo de potência e como criar mecanismos que trazem retorno sem impactar o negócio;• Melhor gerenciamento de potência/gestão de energia é o caminho para incorporar a conta de energia ao custo de VMs – o real pay-as-you-go Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
  • Obrigado! Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.