Cinco formas de aumentar la eficiencia de los servidores

Los servidores pueden consumir más de la mitad de la energía de los centros de datos modernos, lo que hace que la eficiencia de estas máquinas resulte atractiva para las empresas que buscan alcanzar objetivos de sostenibilidad neutrales en carbono. Además, reducir el consumo de energía puede ahorrar dinero.

¿Cómo ayudar a alcanzar ese objetivo? He aquí cinco formas de aumentar la eficiencia de los servidores, según una reciente investigación del Uptime Institute, que se centra en mejorar el rendimiento, la eficiencia y la fiabilidad de la infraestructura crítica para las empresas.

1.- Cambie a una generación de servidores más reciente. Durante décadas, la eficiencia energética de los servidores ha mejorado constantemente gracias a la mayor eficiencia de los procesadores que los alimentan.

2.- Elija servidores con gran capacidad de cálculo, medida en número de transacciones por segundo. Son los más eficientes energéticamente.

3.- Elija un número elevado de núcleos. En general, la eficiencia mejora con el número de núcleos, aunque se reduce en el extremo superior.

4.- Tenga en cuenta que, aunque un servidor puede ser más eficiente desde el punto de vista energético, la potencia total consumida (vatios) puede aumentar incluso aunque aumente su eficiencia (transacciones por segundo por vatio).

5.- Aproveche las funciones de gestión de la energía de dos formas: reduciendo el voltaje y la frecuencia de los núcleos de la CPU a medida que aumenta la utilización, y moviendo los núcleos innecesarios al estado inactivo.

Para su análisis, Uptime se centró en los servidores que utilizan procesadores AMD EPYC o Intel Xeon, y examinó las generaciones de servidores de 2017, 2019 y 2021 utilizando datos de la base de datos SERT de The Green Grid (al final del artículo se pueden encontrar más detalles sobre los datos SERT).

 

Adiós a los servidores antiguos que consumen mucha energía

Los servidores antiguos son menos eficientes energéticamente que los nuevos, afirma Jay Dietrich, director de investigación sobre sostenibilidad del Uptime Institute. Por ejemplo, la eficiencia de los servidores Intel mejoró un 34% entre 2017 y 2019 para las CPU que funcionan al 50% de utilización, según un informe reciente del que es coautor. Y los servidores basados en AMD experimentaron la friolera de un 140% de mejora, afirma.

La actualización de los servidores basados en CPU de 2019 a 2021 aumentará la eficiencia en un 32% para los servidores Intel y en un 47% para los servidores AMD. Las cifras de eficiencia mejorada abarcan todos los niveles de utilización.

Al comparar los servidores AMD e Intel, los servidores Intel eran más eficientes en 2017 en todos los niveles de utilización de la CPU, pero desde 2019 AMD ha dado un salto adelante. Con 2021 servidores funcionando al 50% de utilización, el servidor AMD medio es un 74% más eficiente que un Intel.

 

No infrautilizar los servidores

Al igual que un coche al ralentí en el tráfico, los servidores que no están funcionando a plena capacidad sólo están desperdiciando energía. Según una encuesta sobre centros de datos realizada por el Uptime Institute en 2022, sólo el 47% de las empresas consiguieron un 50% o más de utilización de los servidores, frente al 36% en 2020. Estas cifras pueden estar un poco infladas porque las empresas que respondieron pueden haber informado sólo de sus servidores de mejor rendimiento, por ejemplo, los que sólo ejecutan trabajos por lotes, lo que podría elevar la utilización hasta el 80%, dice Dietrich.

Sin embargo, es probable que los índices de utilización en general sean más bajos porque muchas aplicaciones no se ejecutan de forma constante. El software empresarial y de negocios, por ejemplo, se utiliza mucho durante el horario laboral, pero mucho menos fuera de él. La utilización de los servidores puede aumentarse haciendo que los que alojan aplicaciones empresariales ejecuten cargas de trabajo menos sensibles al tiempo durante las horas valle.

El esfuerzo merece la pena. Duplicar la baja utilización de la CPU (20% a 30%) a niveles más altos (40% a 60%) puede aumentar drásticamente la eficiencia media, dice Uptime.

Para obtener el máximo impacto, las empresas deberían aumentar la utilización al tiempo que actualizan los servidores a los últimos modelos. Según Uptime, si se combina el aumento de la utilización con la actualización de los servidores, la eficiencia puede aumentar más del doble. Esto significa un aumento del 100% o más en la carga de trabajo procesada con la misma cantidad de energía. Cuando se hace a escala, esto puede dar lugar a importantes ahorros de capital y operativos, reducir los requisitos energéticos y mejorar el rendimiento de la sostenibilidad.

Por otro lado, sustituir directamente un servidor heredado por otro de mayor capacidad sin aumentar también la carga de trabajo heredada reduce en realidad los índices de utilización, afirma Dietrich, anulando así algunas de las ventajas de la actualización.

Hace falta una planificación adicional para aumentar la utilización al tiempo que se actualiza el hardware, pero el resultado no es sólo una mayor eficiencia, sino posiblemente menos servidores, porque el número necesario de máquinas nuevas puede ser menor.

 

Optar por máquinas más potentes

La compra de hardware más potente también puede redundar en una mayor eficiencia energética. En el caso concreto de los servidores AMD, la eficiencia mejora notablemente a medida que aumenta la capacidad de trabajo del servidor. Pasar de un servidor de gama baja que maneja dos millones de SSJ a un servidor de gama alta que puede hacer más de ocho millones puede duplicar la eficiencia del servidor. En el caso de los servidores Intel, la eficiencia sigue mejorando, aunque de forma menos espectacular, según Uptime.

 

Aumentar los núcleos del servidor

Otra forma de mejorar drásticamente la eficiencia es aumentar el número de núcleos del procesador. En el caso de los servidores AMD 2021, a medida que el número de núcleos de servidor aumenta de ocho a 64, la eficiencia se triplica, según Uptime. En el caso de Intel, el aumento fue menor pero aún significativo para las máquinas 2021.

Es importante tener en cuenta que no todas las cargas de trabajo son capaces de utilizar todos los núcleos disponibles, dice Dietrich. "Algunas cargas de trabajo funcionarán de forma más eficiente con, por ejemplo, un procesador de 12 núcleos", afirma. Por eso es importante adaptar la capacidad de los procesadores a las necesidades de las aplicaciones que se ejecutan en el servidor para obtener la máxima eficiencia".

En algunos casos, se pueden utilizar hipervisores y máquinas virtuales para maximizar el uso, dice, pero no todas las aplicaciones se prestan a estos entornos.

 

Gestionar la energía con eficacia

Las funciones de gestión de la alimentación de los servidores pueden mejorar la ecuación de eficiencia energética, según la investigación de Uptime, aumentando la eficiencia del servidor en al menos un 10%. La forma en que esto funciona es que el voltaje y la frecuencia de la CPU pueden aumentarse o reducirse, y los núcleos no utilizados pueden pasar a un estado inactivo de bajo consumo. Sin embargo, muchas organizaciones no utilizan estas funciones por problemas de rendimiento o latencia.

Según el informe del Uptime Institute, la gestión de la energía puede aumentar la latencia entre 20 y 80 microsegundos, lo que resulta inaceptable para algunos tipos de cargas de trabajo, como el comercio financiero. "Y hay algunas aplicaciones en las que se puede decidir no utilizarla porque causará problemas de rendimiento o tiempo de respuesta", afirma. Pero hay otras aplicaciones en las que los retrasos no tendrán impacto en el negocio.

"El mayor error es que algunos operadores tienen aversión al riesgo", afirma. "Piensan que si van a ahorrar un par de cientos de dólares por servidor en su factura energética pero se arriesgan a romper su SLA, lo que les costará un millón de dólares, no van a activar [la gestión de energía]".

Dietrich recomienda que cuando las empresas compren nuevos servidores y realicen sus pruebas de rendimiento, se aseguren de comprobar si la gestión de energía afecta negativamente o no a las aplicaciones. "Si no les molesta, entonces puedes utilizar la gestión de energía", afirma. "Puedes implementar un conjunto de funciones de gestión de energía que te permitan ahorrar energía y seguir ofreciendo el tiempo de respuesta y el rendimiento que quieren tus clientes".

 

Metodología de Uptime para medir la eficiencia

Uptime analizó la eficiencia de 429 plataformas de servidores utilizando la base de datos Server Efficiency Rating Tool (SERT) de The Green Grid. The Green Grid es un consorcio cuyo objetivo es crear herramientas, proporcionar conocimientos técnicos y abogar por la eficiencia energética y de recursos en entornos de centros de datos.

El conjunto SERT es un estándar del sector para medir la eficiencia de los servidores; los requisitos obligatorios de eficiencia de los servidores establecidos por la Directiva de Ecodiseño de la UE y el programa Energy Star de EE.UU. especifican que los servidores informen de la métrica de eficiencia global SERT.

Uptime analizó los datos de servidores AMD e Intel de la base de datos SERT, señalando que los diferentes tipos de procesadores tienen ventajas y desventajas en función de la carga de trabajo. Uptime se centró en los servidores que utilizan procesadores AMD EPYC o Intel Xeon, y analizó las generaciones de servidores de 2017, 2019 y 2021.

El instituto puso a prueba los servidores con una aplicación empresarial simulada de procesamiento de transacciones en línea que somete a los procesadores y la memoria a un gran esfuerzo. Esa simulación es el SERT worklet server-side Java (SSJ). Uptime dice que se eligió en parte porque los datos de SSJ están disponibles para ocho niveles (en lugar de sólo cuatro niveles) de utilización del servidor (12,5%, 25%, 37,5%, 50%, 62,5%, 75%, 87,5% y 100%), lo que permite un análisis más granular.