Racionalização e Otimização deEnergia em Computação na Nuvem            Bruno Domingues         bruno.domingues@intel.com ...
Virtualização e Gerenciamento de Potência• A virtualização abstrai completamente o hardware físico para o SO  guest (excet...
Gerenciamento de Potência vs. Gerenciamento de Energia                   Proibida cópia ou divulgação sem                 ...
Níveis de Maturidade – Gerenciamento de PotênciaNível             Modelo de Uso                           Benefícios      ...
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Racionamento de Energia• Define guard rail de forma a evitar consumo de potência acima da  capacidade oferecida;• Em casos...
52GW         Desastres Naturais                                                                             △21GW         ...
Mapa térmico - otimização    Proibida cópia ou divulgação sem    permissão escrita do CMG Brasil.
Medindo o Ganho EnergéticoConsumo de Potênciado Servidor                                                              P nã...
Computação Proporcional a Potência                                   Patual = Pbase + PspreadL                            ...
Estratégia de Desligar Servidores#ServidoresTotal N = 7              6              5Servidoresdesligados    4            ...
Eficiência em função da demanda      Consumo de potência1.0   normalizado                                                 ...
Eficiência de um cluster de “n” servidores em função da                             demanda        Consumo de potência    ...
Estratégias de Economia de Energia• O padrão ACPI define três níveis para realizar o parking dos  servidores não utilizado...
Estratégia de PlatôsConsumo de potência comouma % da carga máxima                                                         ...
Gestão Energética: Prova de Conceito na Telefónica I+D                                                     Tamanho do Grup...
Sumário• Gerenciamento de Potência e Gestão de Energia no Data Center é uma  disciplina pouco explorada mas que paga os se...
Obrigado!            Proibida cópia ou divulgação sem            permissão escrita do CMG Brasil.
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Racionalização e Otimização de Energia em Computação na Nuvem

  1. 1. Racionalização e Otimização deEnergia em Computação na Nuvem Bruno Domingues bruno.domingues@intel.com Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
  2. 2. 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.
  3. 3. Gerenciamento de Potência vs. Gerenciamento de Energia Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
  4. 4. 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.
  5. 5. Evolução Tecnológica dos Servidores x86 Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
  6. 6. 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.
  7. 7. 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.
  8. 8. 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.
  9. 9. Mapa térmico - otimização Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
  10. 10. 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
  11. 11. 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.
  12. 12. 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%
  13. 13. 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
  14. 14. 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
  15. 15. 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.
  16. 16. 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.
  17. 17. 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.
  18. 18. 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.
  19. 19. Obrigado! Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.

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