En nuestro primer artículo (Datacenterdynamics Focus Nº 3), recomendamos métodos más proporcionados en la instalación de servidores como alternativa al sobredimensionamiento para cumplir con los requisitos de SLA de clientes. Se puede decir que la práctica de sobredimensionamiento es ineficiente y antieconómica, 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 “pedal de acelerador” en servidores es el de moderar su consumo de potencia durante períodos de baja demanda diaria. Existen mecanismos varios para lograr este efecto. Uno de ellos es el de “power capping” mencionado en el primer artículo de esta serie. La aplicación de” power capping” 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 automovilístico, la capacidad de “power capping” permite a un servidor actuar como un vehículo equipado con un mecanismo inteligente de inyección de combustible que regula su flujo: menor cuando la carga es baja, y llegando hasta la máxima potencia del motor durante los picos de demanda más alta.

 

Consultar el velocímetro

 

Un efecto similar se habilita en procesadores modernos ajustando el voltaje de alimentación y la frecuencia de operación. El proceso obedece a leyes físicas que dictan un consumo de potencia proporcional al cuadrado del voltaje y directamente proporcional a la frecuencia de operación. 

 

La frecuencia y el voltaje deben regularse de manera coordinada para asegurar la operación correcta del procesador y prevenir errores.  Estas dos variables no se pueden cambiar arbitrariamente. El estándar ACPI define un número discreto de  combinaciones correctas. Cada una de esas combinaciones define un estado ‘P’. Un servidor actual puede ofrecer apoyo de tres a doce o más 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 tecnología Intel Intelligent Power Node Manager siguen un proceso similar. En este caso, los sensores integrados en la fuente de alimentación del servidor proporcionan información en tiempo real sobre el consumo de potencia del servidor. Un microcontrolador -denominado “Management Engine” o “ME”- integrado en el chipset del procesador utiliza esta información para ajustar los estados P hacia arriba o abajo asegurando un consumo de potencia alineado con la potencia objetivo.  

 

Nótese cómo ajustamos el consumo (power capping) de la CPU para regular la potencia en un servidor. Como los procesadores representan solamente una porción del consumo total de potencia de un servidor, aun cuando esta porción es mayoritaria, se concluye que el control posible bajo Node Manager tiene sus límites. Todas las tecnologías de “limitación” o “capping” disponibles hoy en día tienen sus limitaciones en cuanto al rango de control.

 

Virtualización y cloud

 

Bajo circunstancias óptimas, la gama de control posible en un régimen de limitación de potencia es de alrededor de 100 vatios de un total de 300 en un servidor. Es posible extender esta gama a través de métodos más avanzados, por ejemplo, administrando un grupo de servidores de manera mancomunada. 

 

Este método es aplicable a ambientes virtualizados, por ejemplo, con equipamiento destinado a proveer servicios cloud. Una analogía apropiada para este caso es la de un avión con reactores múltiples. Una práctica de operación común es la de apagar uno o más de los reactores cuando circula por la pista de despegue de camino a la terminal, etc. Esta práctica permite disminuir el consumo por debajo del consumo mínimo posible con todos los reactores funcionando, práctica posible debido a que el carreteo requiere menos potencia que el régimen normal de vuelo, de manera que un avión 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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