A measurement-based analysis of the energy consumption of data center servers

Abstract

Energy consumption is a growing issue in data centers, impacting their economic viability and their public image. In this work we empirically characterize the power and energy consumed by different types of servers. In particular, in order to understand the behavior of their energy and power consumption, we perform measurements in different servers. In each of them, we exhaustively measure the power consumed by the CPU, the disk, and the network interface under different configurations, identifying the optimal operational levels. One interesting conclusion of our study is that the curve that defines the minimal CPU power as a function of the load is neither linear nor purely convex as has been previously assumed. Moreover, we find that the efficiency of the various server components can be maximized by tuning the CPU frequency and the number of active cores as a function of the system and network load, while the block size of I/O operations should be always maximized by applications. We also show how to estimate the energy consumed by an application as a function of some simple parameters, like the CPU load, and the disk and network activity. We validate the proposed approach by accurately estimating the energy of a map-reduce computation in a Hadoop platform.

Rapid and accurate energy models through calibration with IPMI and RAPL

“…At 60% CPU utilization and above it can be noticed that the system's power consumption becomes capped at around 228W, after this point it is speculated that the CPU is throttled to meet it's Thermal Design Power (TDP) budget. It can therefore be seen that a purely linear model as seen in much of the literature does not apply in the context of our machine, as also seen in the work of Arjona Aroca et al…”

GreenMACC - Uma arquitetura para metaescalonamento verde com provisão de QoS em uma nuvem privada

“…Atualmente, o consumo de energia dessa infraestrutura é bastante considerável e consequentemente a energia consumida por eles, na maioria dos países, é gerada por usinas que emitem gás Carbônico na atmosfera. Devido a esse fato, os Data Centers nos dias de hoje são responsáveis pela mesma taxa de emissão de CO 2 que toda frota de aviões das empresas de transporte aéreo no mundo (Arjona Aroca et al, 2014) (Cappiello et al, 2013). 2 1.2.…”

“…Os setores de TI e de telecomunicações respondiam em 2009 por três por cento do uso de energia global, e no mesmo percentual, a emissão de gás carbônico (Ruth, 2009). Atualmente somente os Data Centers são responsáveis por dois por cento da emissão de CO 2 na atmosfera empatando com a emissão das companhias aéreas de todo o mundo (Arjona Aroca et al, 2014) (Cappiello et al, 2013). A expectativa é de que nos próximos 10 anos a emissão de gás carbônico causada pelos Data Centers chegue a 10% de todo CO 2 lançado na atmosfera em todo planeta (Addis et al, 2014).…”

“…O motivo desse interesse se faz graças ao considerável crescimento da Computação em Nuvem. Esse crescimento trás consigo o aumento do consumo de energia o que pode afetar a imagem pública e a viabilidade econômica desse novo paradigma (Arjona Aroca et al, 2014).…”

“…O trabalho de Aroca et al (2014) apresenta um estudo visando compreender o comportamento do consumo de energia em diferentes servidores. O objetivo foi medir a energia consumida de vários pontos dos servidores como CPU, disco e rede.…”