Xây dựng server/NAS tiết kiệm điện với mức tiêu thụ chờ 7 watt bằng Intel thế hệ 12/13

 (mattgadient.com)
2 điểm bởi GN⁺ 2024-01-01 | 1 bình luận | Chia sẻ qua WhatsApp

7 watt khi nhàn rỗi trên Intel thế hệ 12/13: nền tảng để xây dựng server/NAS tiết kiệm điện

  • Mức tiêu thụ điện khi nhàn rỗi của hệ thống Intel thế hệ 12/13 là 7 watt.
  • Phép đo điện năng ở trạng thái chờ bao gồm mainboard, CPU, RAM, SSD và PSU.
  • Đạt được chế độ tiết kiệm điện thông qua cấu hình C-States trong BIOS và tinh chỉnh tự động của powertop.

Thông số chi tiết và lựa chọn linh kiện

  • Mục tiêu là mức điện năng nhàn rỗi thấp cùng hiệu năng CPU hợp lý.
  • Cần khả năng xử lý 12 ổ cứng và ít nhất 1 NVMe.
  • Muốn dùng DDR4 và tái sử dụng CPU hiện có trong khi vẫn kiểm soát chi phí.

Mainboard – ASUS Prime H770-Plus D4

  • Lựa chọn giữa mainboard Intel dòng 600/700 và AMD dòng 500/600.
  • Nhận ra sự cần thiết phải dùng adapter PCI-E sang M.2 cho 6 ổ NVMe.
  • Lý do chọn mainboard Intel là TDP chipset, tốc độ chipset, khả năng dùng DDR4 và việc đã sở hữu CPU Intel thế hệ 12.

CPU – Intel i5-12400 (stepping H0) – Alder Lake

  • Hỗ trợ giải mã phần cứng AV1 và mang lại hiệu năng tối đa mà không có overhead silicon từ E-core.
  • Tái sử dụng CPU từng dùng trong bản dựng desktop trước đó cho một cấu hình thiên về server.

Bộ nhớ – 64GB DDR4-3200

  • Sử dụng bộ nhớ Kingston HyperX dual-rank và single-rank đang có sẵn.
  • Dùng profile XMP để đảm bảo độ ổn định và điều chỉnh điện áp.

Ổ khởi động – Sandisk Ultra 3D 1TB SSD

  • Dùng làm ổ khởi động cho Ubuntu Server 23.04.
  • Hệ điều hành cuối cùng sẽ được cài trên Samsung SSD 970 EVO Plus 500GB NVMe.

PSU – Corsair RM750

  • PSU 750W được chọn vì hệ thống dự kiến duy trì ở khoảng 10 watt, nhưng đồng thời phải chịu được tải đỉnh cao khi nhiều mô-tơ ổ đĩa cùng hoạt động.

Đo điện năng – ban đầu

  • Đo điện năng tại ổ cắm tường và dùng Ubuntu Server 23.04.
  • Trong BIOS, bật hỗ trợ CPU C-states, ASPM, R6 và ALPM.
  • Tiêu thụ 7 watt sau khi màn hình tắt, và 8 watt khi tắt quản lý điện cho bàn phím USB.

Phép đo điện năng có vấn đề – khi gắn đầy ổ cứng đã spin down

  • Sau khi kết nối 12 ổ cứng và 4 ổ NVMe, mức điện năng nhàn rỗi tăng lên 24-25 watt.
  • Ước tính mức tăng điện năng là do dùng SATA controller và port multiplier.

Bài toán điện năng – điều tra và chẩn đoán mức tiêu thụ cao

  • Tháo các ổ cứng ra và kiểm tra từng linh kiện một.
  • JMB585 SATA controller được xác định là thủ phạm chính làm tăng điện năng tiêu thụ.
  • Thay bằng ASM1166 SATA controller để giảm điện năng nhờ hỗ trợ ASPM L1.

Bài toán điện năng – kết luận

  • Hỗ trợ từ mainboard và cấu hình BIOS là rất quan trọng để đạt mức tiêu thụ điện thấp.
  • Tất cả thiết bị phải hỗ trợ ASPM L1.
  • Nếu có thể đạt trạng thái điện năng C8 thì nên tránh dùng các lane PCIe nối với CPU.
  • Chỉ có phép đo điện năng tại ổ cắm tường mới là cách duy nhất để nắm chính xác tình hình thực tế.

Ý kiến của GN⁺

  • Việc nền tảng Intel thế hệ 12/13 mang lại mức điện năng chờ rất hiệu quả là yếu tố quan trọng khi xây dựng server/NAS tiết kiệm điện.
  • Lựa chọn mainboard và cấu hình BIOS cho thấy ảnh hưởng rất lớn đến mức tiêu thụ điện.
  • Bài viết này cung cấp thông tin hữu ích cho các kỹ sư phần mềm mới bắt đầu muốn xây dựng hệ thống tiết kiệm điện, đặc biệt là những góc nhìn thú vị về cách các tính năng quản lý điện của linh kiện như SATA controller ảnh hưởng đến mức tiêu thụ điện của toàn hệ thống.

Bài viết liên quan

1 bình luận

 
GN⁺ 2024-01-01
Ý kiến trên Hacker News

  • Có một tài liệu Google trong một chủ đề diễn đàn Đức liệt kê nhiều cấu hình máy chủ gia đình/NAS (thiết bị lưu trữ gắn mạng) khác nhau dưới 30W. Cá nhân tôi đã tìm được cấu hình phần cứng có tỷ lệ giá/hiệu năng lý tưởng và mua đồ cũ với giá rất rẻ. Tôi đang chạy Proxmox và mức tiêu thụ điện khi nhàn rỗi là 9,3W. Nó không phù hợp cho mã hóa media, nên tôi khuyên dùng Core i3 8100 trở lên làm phương án thay thế. Ngoài ra còn có Dell T30 hoặc Fujitsu Celsius W550, là những máy trạm cũ giá rẻ nhưng có thể trở thành máy chủ rất tốt. Tùy chọn Ryzen thì hiếm hơn, nhưng có báo cáo cho biết AMD Ryzen 5 PRO 4650G cùng bo mạch Asus PRIME B550M-A tiêu thụ khoảng 16W khi nhàn rỗi.

  • Phần cứng rất tốt, nhưng nếu việc quản lý phần mềm khó khăn thì rất khó để biện minh cho kiểu cấu hình này. Ví dụ, Synology NAS dùng hệ điều hành tên là DSM và hưởng lợi rất lớn nhờ phần mềm thân thiện với người dùng. Nếu Synology cho phép DSM chạy cả trên các nền tảng không phải Synology, họ có thể chiếm vị thế giống như Microsoft trong thị trường NAS.

  • Tác giả đã xây khoảng 5 hệ thống từ năm 2016 đến 2023. Một số linh kiện được tái sử dụng qua nhiều bản build. Khi tính đến tổng chi phí năng lượng trong suốt vòng đời so với chi phí phần cứng, một cỗ máy tiêu thụ điện cao nhưng chạy trong 4 năm có thể kinh tế hơn một cỗ máy tiết kiệm điện nhưng chỉ chạy trong 2 năm.

  • Đây là nỗ lực tuyệt vời cho nhu cầu lưu trữ lớn. Nếu bạn có thể chứa dữ liệu trên SSD và không cần quá nhiều sức mạnh tính toán, bạn có thể dùng máy chủ điện năng thấp như RasPi hoặc NUC. Hiện tác giả đang dùng một máy chủ Atom 1U chạy fanless, với lợi thế là có SATA và RAM ECC.

  • Tôi dùng cấu hình 7950X3D, X670E Taichi, 96GB 6400MHz CL32, 2x4TB Lexar, 4x18TB Seagate Exos X18, RX570 8G, Proxmox. Khi nhàn rỗi, hệ thống tiêu thụ khoảng 60-70W; khi VM TrueNAS hoạt động thì khoảng 90-100W; và khi TrueNAS cùng Fedora Desktop chạy với GPU passthrough thì khoảng 150W. RAM ảnh hưởng rất lớn đến mức tiêu thụ điện.

  • Nhu cầu mỗi người khác nhau, nhưng sau khi từng bị mất ổ đĩa trong lúc dùng RAID5 hoặc 6, tôi trở nên ghét RAID. Cuối cùng tôi thu gọn về một cấu hình đơn giản dùng hai SSD. Tôi cũng thiết lập để có thể chạy container LXC khi cần.

  • Nếu bạn muốn giảm tối đa điện năng tiêu thụ khi NAS hầu như luôn ở trạng thái chờ, có thể cân nhắc một bộ tạo WoL (công nghệ đánh thức máy chủ bằng cách phát hiện gói mạng) dựa trên CPU nhúng để tự động đánh thức file server. Cách này giữ điện năng tiêu thụ ở mức rất thấp nhưng vẫn cung cấp đầy đủ hiệu năng của máy chủ khi cần.

  • Điện năng thấp là tốt, nhưng vận hành RAID lớn trong thời gian dài mà không có ECC thì khá rủi ro. Cần một giải pháp tốt cho hệ thống tương tự có thể trụ được hơn 5 năm.

  • Có trải nghiệm tốt khi từng thử một hệ thống tương tự trong quá khứ. Có cung cấp liên kết blog về máy chủ fanless không tiếng ồn.

  • Có ý kiến rằng trong lúc tập trung tối ưu CPU/mainboard, người ta có thể bỏ qua thực tế rằng dùng ít ổ dung lượng lớn sẽ kinh tế hơn so với dùng nhiều ổ nhỏ.