En nuestro primer art├¡culo (Datacenterdynamics Focus N┬║ 3), recomendamos m├®todos m├ís proporcionados en la instalaci├│n de servidores como alternativa al sobredimensionamiento para cumplir con los requisitos de SLA de clientes. Se puede decir que la pr├íctica de sobredimensionamiento es ineficiente y antiecon├│mica, no muy diferente a conducir con el motor acelerado aun en zonas de baja velocidad. 

A menos que se encuentre en una pista de carreras, la mayoría de los conductores ejercitan moderación y reducen el acelerador cuando se requiere menos de la potencia plena del motor. Nos parece que la gestión de servidores no debe ser diferente, y de hecho existen nuevas tecnologías que permiten la gestión de servidores como si tuvieran un pedal de acelerador.

El efecto neto de un ÔÇ£pedal de aceleradorÔÇØ en servidores es el de moderar su consumo de potencia durante per├¡odos de baja demanda diaria. Existen mecanismos varios para lograr este efecto. Uno de ellos es el de ÔÇ£power cappingÔÇØ mencionado en el primer art├¡culo de esta serie. La aplicaci├│n deÔÇØ power cappingÔÇØ reduce la demanda de potencia de la misma manera que al relajar el pedal de acelerador se reduce el consumo de combustible en un coche. 

Esta acción no hace el vehículo menos potente; el objetivo es el de equiparar, en cada instante determinado, la demanda de la carga con la potencia. La ventaja principal es que el punto óptimo que antes ocurría solamente en momentos de carga máxima, se amplía ahora a un mayor número de valores inferiores de carga en la curva de operación.

Continuando con el ejemplo automovil├¡stico, la capacidad de ÔÇ£power cappingÔÇØ permite a un servidor actuar como un veh├¡culo equipado con un mecanismo inteligente de inyecci├│n de combustible que regula su flujo: menor cuando la carga es baja, y llegando hasta la m├íxima potencia del motor durante los picos de demanda m├ís alta.

Consultar el velocímetro

Un efecto similar se habilita en procesadores modernos ajustando el voltaje de alimentaci├│n y la frecuencia de operaci├│n. El proceso obedece a leyes f├¡sicas que dictan un consumo de potencia proporcional al cuadrado del voltaje y directamente proporcional a la frecuencia de operaci├│n. 

La frecuencia y el voltaje deben regularse de manera coordinada para asegurar la operaci├│n correcta del procesador y prevenir errores.  Estas dos variables no se pueden cambiar arbitrariamente. El est├índar ACPI define un n├║mero discreto de  combinaciones correctas. Cada una de esas combinaciones define un estado 'P'. Un servidor actual puede ofrecer apoyo de tres a doce o m├ís estados P, dependiendo del modelo.

Las prestaciones para regular la potencia del motor de un vehículo no serían muy útiles si el conductor no tuviera manera de determinar la velocidad del vehículo. El velocímetro desempeña esa función. La indicación del velocímetro le permite al conductor establecer una velocidad objetivo. Si el vehículo sobrepasa el límite, el conductor relaja el acelerador; si la velocidad está por debajo del objetivo, el conductor aumenta el flujo de combustible hasta que la velocidad del vehículo se equipara con la velocidad objetivo.

Procesadores equipados con tecnolog├¡a Intel Intelligent Power Node Manager siguen un proceso similar. En este caso, los sensores integrados en la fuente de alimentaci├│n del servidor proporcionan informaci├│n en tiempo real sobre el consumo de potencia del servidor. Un microcontrolador -denominado ÔÇ£Management EngineÔÇØ o ÔÇ£MEÔÇØ- integrado en el chipset del procesador utiliza esta informaci├│n para ajustar los estados P hacia arriba o abajo asegurando un consumo de potencia alineado con la potencia objetivo.  

N├│tese c├│mo ajustamos el consumo (power capping) de la CPU para regular la potencia en un servidor. Como los procesadores representan solamente una porci├│n del consumo total de potencia de un servidor, aun cuando esta porci├│n es mayoritaria, se concluye que el control posible bajo Node Manager tiene sus l├¡mites. Todas las tecnolog├¡as de ÔÇ£limitaci├│nÔÇØ o ÔÇ£cappingÔÇØ disponibles hoy en d├¡a tienen sus limitaciones en cuanto al rango de control.

Virtualizaci├│n y cloud

Bajo circunstancias ├│ptimas, la gama de control posible en un r├®gimen de limitaci├│n de potencia es de alrededor de 100 vatios de un total de 300 en un servidor. Es posible extender esta gama a trav├®s de m├®todos m├ís avanzados, por ejemplo, administrando un grupo de servidores de manera mancomunada. 

Este m├®todo es aplicable a ambientes virtualizados, por ejemplo, con equipamiento destinado a proveer servicios cloud. Una analog├¡a apropiada para este caso es la de un avi├│n con reactores m├║ltiples. Una pr├íctica de operaci├│n com├║n es la de apagar uno o m├ís de los reactores cuando circula por la pista de despegue de camino a la terminal, etc. Esta pr├íctica permite disminuir el consumo por debajo del consumo m├¡nimo posible con todos los reactores funcionando, pr├íctica posible debido a que el carreteo requiere menos potencia que el r├®gimen normal de vuelo, de manera que un avi├│n con dos reactores necesita solamente uno para moverse en una pista.

Se dan condiciones similares en centros de datos virtualizados que proveen servicios cloud donde los servidores se administran en base a grupos. Si se encuentran en operación más servidores de los necesarios para cumplir con el SLA prometido a los clientes, es razonable concentrar las cargas en un núcleo pequeño de servidores que se trabajan a alto nivel de carga y de manera eficiente, y apagar el resto que no se necesita.

Servidores en hibernación (estado ACPI S5) consumen menos de 25 vatios, más del 90% por debajo del consumo a carga máxima y ciertamente muy por debajo del 50% que requieren servidores en funcionamiento pero sin carga. En un proceso opuesto, si la demanda de carga sube y se da el riesgo de no cumplir con el SLA, el administrador puede echar a funcionar servidores en hibernación y re-distribuir las cargas para aumentar el rendimiento de la aplicación.

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