การสร้างเซิร์ฟเวอร์/NAS พลังงานต่ำด้วย Intel Gen 12/13 ที่ใช้ไฟขณะว่างเพียง 7 วัตต์

 (mattgadient.com)
2 คะแนน โดย GN⁺ 2024-01-01 | 1 ความคิดเห็น | แชร์ทาง WhatsApp

Intel Gen 12/13 ใช้ไฟขณะว่าง 7 วัตต์: พื้นฐานของการสร้างเซิร์ฟเวอร์/NAS พลังงานต่ำ

  • ระบบ Intel Gen 12/13 ใช้ไฟขณะว่าง 7 วัตต์
  • การวัดไฟขณะว่างรวมเมนบอร์ด, CPU, RAM, SSD และ PSU
  • เข้าสู่โหมดประหยัดพลังงานได้ผ่านการตั้งค่า C-States ใน BIOS และการปรับอัตโนมัติของ powertop

สเปกโดยละเอียดและการเลือกชิ้นส่วน

  • เป้าหมายคือการใช้ไฟขณะว่างต่ำและได้ประสิทธิภาพ CPU ที่สมเหตุสมผล
  • ต้องสามารถรองรับฮาร์ดไดรฟ์ 12 ลูกและ NVMe อย่างน้อย 1 ตัว
  • ต้องการใช้ DDR4 และนำ CPU เดิมกลับมาใช้ใหม่เพื่อควบคุมต้นทุน

เมนบอร์ด – ASUS Prime H770-Plus D4

  • เลือกจากเมนบอร์ด Intel ซีรีส์ 600/700 และ AMD ซีรีส์ 500/600
  • ตระหนักว่าจำเป็นต้องใช้อะแดปเตอร์ PCI-E to M.2 เพื่อรองรับไดรฟ์ NVMe 6 ตัว
  • เหตุผลที่เลือกเมนบอร์ด Intel คือ TDP ของชิปเซ็ต, ความเร็วของชิปเซ็ต, ความสามารถในการใช้ DDR4 และการมี CPU Intel Gen 12 อยู่แล้ว

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

  • รองรับการถอดรหัส AV1 ด้วยฮาร์ดแวร์ และให้ประสิทธิภาพสูงสุดโดยไม่มีโอเวอร์เฮดจากซิลิคอนของ E-core
  • นำ CPU ที่เคยใช้ในเดสก์ท็อปเครื่องก่อนกลับมาใช้ใหม่กับชุดประกอบที่เน้นงานเซิร์ฟเวอร์

หน่วยความจำ – 64GB DDR4-3200

  • ใช้หน่วยความจำ Kingston HyperX แบบ dual-rank และ single-rank ที่มีอยู่เดิม
  • ใช้โปรไฟล์ XMP เพื่อความเสถียรและปรับแรงดันไฟ

ไดรฟ์บูต – Sandisk Ultra 3D 1TB SSD

  • ใช้เป็นไดรฟ์บูตสำหรับ Ubuntu Server 23.04
  • ระบบปฏิบัติการสุดท้ายมีแผนจะติดตั้งบน Samsung SSD 970 EVO Plus 500GB NVMe

PSU – Corsair RM750

  • PSU ขนาด 750W แม้คาดว่าระบบจะใช้ไฟราว 10 วัตต์ แต่ก็ต้องรองรับโหลดกระชากสูงในช่วงที่มอเตอร์ของไดรฟ์หลายตัวทำงานพร้อมกัน

การวัดพลังงาน – ระยะแรก

  • วัดการใช้ไฟจากปลั๊กผนังโดยใช้ Ubuntu Server 23.04
  • เปิดใช้งาน CPU C-states, ASPM, R6 และการรองรับ ALPM ใน BIOS
  • หลังจอดับใช้ไฟ 7 วัตต์ และใช้ไฟ 8 วัตต์เมื่อปิดการจัดการพลังงานของคีย์บอร์ด USB

การวัดพลังงานที่เป็นปัญหา – เมื่อใส่ฮาร์ดไดรฟ์ที่หยุดหมุนครบชุด

  • หลังเชื่อมต่อฮาร์ดไดรฟ์ 12 ลูกและไดรฟ์ NVMe 4 ตัว การใช้ไฟขณะว่างเพิ่มเป็น 24-25 วัตต์
  • คาดว่าการใช้ไฟเพิ่มขึ้นมาจาก SATA controller และการใช้ port multiplier

ปริศนาการใช้พลังงาน – การตรวจสอบและวิเคราะห์การใช้ไฟสูง

  • ถอดฮาร์ดไดรฟ์ออกและทดสอบชิ้นส่วนทีละตัว
  • พบว่า JMB585 SATA controller เป็นตัวการหลักที่ทำให้การใช้ไฟเพิ่มขึ้น
  • เปลี่ยนเป็น ASM1166 SATA controller เพื่อลดการใช้ไฟด้วยการรองรับ ASPM L1

ปริศนาการใช้พลังงาน – บทสรุป

  • การรองรับของเมนบอร์ดและการตั้งค่า BIOS มีความสำคัญต่อการใช้พลังงานต่ำ
  • อุปกรณ์ทั้งหมดต้องรองรับ ASPM L1
  • หากต้องการไปถึงสถานะพลังงาน C8 ควรหลีกเลี่ยงการใช้เลน PCIe ที่เชื่อมต่อกับ CPU
  • การวัดไฟจากปลั๊กผนังเป็นวิธีเดียวที่สะท้อนสถานการณ์จริงได้อย่างแม่นยำ

ความเห็นของ GN⁺

  • สำหรับการสร้างเซิร์ฟเวอร์/NAS พลังงานต่ำ แพลตฟอร์ม Intel Gen 12/13 ให้ประสิทธิภาพด้านการใช้ไฟขณะว่างที่มีประสิทธิภาพมาก
  • การเลือกเมนบอร์ดและการตั้งค่า BIOS ส่งผลอย่างมากต่อการใช้พลังงาน
  • บทความนี้ให้ข้อมูลที่มีประโยชน์สำหรับวิศวกรซอฟต์แวร์ระดับเริ่มต้นที่ต้องการสร้างระบบพลังงานต่ำ โดยเฉพาะมุมมองที่น่าสนใจเกี่ยวกับผลกระทบของฟีเจอร์จัดการพลังงานในชิ้นส่วนอย่าง SATA controller ต่อการใช้พลังงานโดยรวมของระบบ

บทความที่เกี่ยวข้อง

1 ความคิดเห็น

 
GN⁺ 2024-01-01
ความคิดเห็นจาก Hacker News

  • มีเอกสาร Google Docs ในเธรดฟอรัมเยอรมันที่รวบรวมคอนฟิกโฮมเซิร์ฟเวอร์/ที่เก็บข้อมูลต่อเครือข่าย (NAS) หลากหลายแบบที่กินไฟต่ำกว่า 30W ผู้แสดงความคิดเห็นบอกว่าพบคอนฟิกฮาร์ดแวร์ที่มีอัตราส่วนราคาต่อประสิทธิภาพเหมาะที่สุดสำหรับตัวเอง และซื้อเครื่องมือสองมาได้ในราคาถูกมาก กำลังรัน Proxmox อยู่ และใช้ไฟขณะ idle ที่ 9.3W ไม่ค่อยเหมาะกับการเข้ารหัสสื่อ จึงแนะนำ Core i3 8100 ขึ้นไปเป็นทางเลือก นอกจากนี้ยังมี Dell T30 หรือ Fujitsu Celsius W550 ซึ่งเป็นเวิร์กสเตชันมือสองราคาถูกที่ทำเป็นเซิร์ฟเวอร์ได้ดี ตัวเลือก Ryzen มีไม่บ่อยนัก แต่มีรายงานว่า AMD Ryzen 5 PRO 4650G กับเมนบอร์ด Asus PRIME B550M-A ใช้ไฟขณะ idle ประมาณ 16W

  • ฮาร์ดแวร์อาจยอดเยี่ยม แต่ถ้าจัดการซอฟต์แวร์ยาก ก็ยากที่จะทำให้คอนฟิกแบบนี้คุ้มค่า ตัวอย่างเช่น Synology NAS ใช้ระบบปฏิบัติการชื่อ DSM และได้เปรียบมากจากซอฟต์แวร์ที่เป็นมิตรกับผู้ใช้ Synology น่าจะขึ้นมาอยู่ในตำแหน่งแบบเดียวกับ Microsoft ในตลาด NAS ได้ หากทำให้ DSM รันบนแพลตฟอร์มที่ไม่ใช่ Synology ได้ด้วย

  • ผู้เขียนประกอบระบบมาราว 5 เครื่องระหว่างปี 2016 ถึง 2023 บางชิ้นส่วนนำกลับมาใช้ซ้ำข้ามหลายบิลด์ เมื่อพิจารณาค่าใช้จ่ายด้านพลังงานตลอดอายุการใช้งานเทียบกับต้นทุนฮาร์ดแวร์แล้ว เครื่องที่กินไฟมากและใช้งาน 4 ปี อาจคุ้มกว่าเครื่องประหยัดไฟที่ใช้งาน 2 ปี

  • เป็นงานที่ยอดเยี่ยมสำหรับคนที่ต้องการพื้นที่เก็บข้อมูลมาก ๆ หากย้ายทุกอย่างลง SSD ได้และไม่ต้องการพลังประมวลผลมากนัก ก็อาจใช้เซิร์ฟเวอร์กินไฟต่ำอย่าง RasPi หรือ NUC ได้ ผู้แสดงความคิดเห็นกำลังใช้เซิร์ฟเวอร์ 1U Atom แบบไร้พัดลมอยู่ในตอนนี้ ซึ่งมีข้อดีเรื่อง SATA และ ECC RAM

  • ใช้คอนฟิก 7950X3D, X670E Taichi, 96GB 6400MHz CL32, 2x4TB Lexar, 4x18TB Seagate Exos X18, RX570 8G, Proxmox โดยกินไฟราว 60-70W ตอน idle, ราว 90-100W เมื่อ TrueNAS VM ทำงาน, และราว 150W เมื่อ TrueNAS กับ Fedora Desktop ทำงานพร้อม GPU passthrough โดย RAM มีผลต่อการใช้พลังงานอย่างมาก

  • ความต้องการของแต่ละคนต่างกัน แต่หลังจากใช้ RAID5 หรือ 6 แล้วเจอกรณีดิสก์เสีย ก็เริ่มไม่ชอบ RAID สุดท้ายจึงลดขนาดระบบเหลือคอนฟิกง่าย ๆ ที่ใช้ SSD สองตัว และตั้งค่าให้รัน LXC container ได้เมื่อจำเป็น

  • หากต้องการลดการใช้พลังงานให้ต่ำที่สุดในกรณีที่ NAS ส่วนใหญ่อยู่ในสถานะ idle อาจพิจารณาใช้ตัวสร้าง WoL (เทคโนโลยีปลุกเซิร์ฟเวอร์ด้วยการตรวจจับแพ็กเก็ตเครือข่าย) ที่ใช้ embedded CPU เพื่อปลุกไฟล์เซิร์ฟเวอร์อัตโนมัติ วิธีนี้ช่วยให้ใช้ไฟต่ำมาก ขณะยังได้ประสิทธิภาพเต็มของเซิร์ฟเวอร์เมื่อจำเป็น

  • ระบบประหยัดไฟเป็นเรื่องดี แต่การรัน RAID ขนาดใหญ่โดยไม่มี ECC เป็นเวลานานมีความเสี่ยง ต้องการแนวทางที่ดีสำหรับระบบลักษณะคล้ายกันที่ทนใช้งานได้เกิน 5 ปี

  • มีประสบการณ์ที่ดีจากการลองทำระบบคล้ายกันในอดีต และให้ลิงก์บล็อกเกี่ยวกับเซิร์ฟเวอร์ไร้พัดลมแบบเงียบสนิท

  • ชี้ให้เห็นว่าแทนที่จะโฟกัสกับการจูน CPU/เมนบอร์ดอย่างเดียว การใช้ไดรฟ์ขนาดใหญ่จำนวนน้อยแทนไดรฟ์เล็กหลายตัวอาจคุ้มค่ากว่า