Электроэнергия станет дороже серверов?

Инженер Google предупредил, что если соотношение производительности и потребляемой мощности современных компьютеров не улучшится, расходы на электроэнергию для их эксплуатации могут значительно превысить первоначальные затраты на оборудование.

Google, которая использует тысячи собственных серверов, эта ситуация не сулит ничего хорошего.

«Если производительность на один ватт останется неизменной еще несколько лет, стоимость электроэнергии легко превзойдет стоимость аппаратуры, может быть даже во много раз, — пишет в сентябрьской статье в журнале Queue, издаваемом Ассоциацией вычислительной техники (ASM), Лус Андрэ Барросо, который некогда проектировал процессоры в компании Digital Equipment. — Потеря контроля над потребляемой компьютерами энергии может иметь серьезные последствия для доступности вычислений, не говоря уже о состоянии планеты».

Точка зрения Барросо должна быть хорошо известна в Sun Microsystems, которая во вторник выпустила сервер Sun Fire T2000 с 72-ваттным процессором UltraSparc T1 "Niagara", выполняющим больше работы на один ватт энергии по сравнению с конкурентами. Между тем процессор DEC Piranha, в разработке которого в участвовал Барросо и который так никогда и не вышел на рынок, отчасти напоминал Niagara — в нем тоже использовались восемь обрабатывающих ядер.

Чтобы решить проблему потребляемой энергии, Барросо предлагает тот же самый подход, который Sun применила в Niagara: процессоры, способные одновременно исполнять множество последовательностей команд — тредов. Сегодня обычный серверный чип может обрабатывать один, два, иногда четыре треда, тогда как восемь ядер Niagara способны исполнять 32 треда одновременно.

Потребляемая мощность стала предметом многолетней конкуренции между Intel и Advanced Micro Devices. Серверный процессор AMD Opteron потребляет не более 95 Вт, а Intel Xeon — от 110 Вт до 165 Вт. Другие компоненты тоже потребляют энергию, но Барросо заметил, что в маломощных серверах на долю процессора обычно приходится 50-60% всей потребляемой мощности.

Впервые проблема потребляемой энергии и тепловыделения стала предметом широких дискуссий в кругах производителей процессоров в 1999 году, когда на сцену вышла Transmeta. Intel и другие сразу же взялись за дело, но предложить эффективное решение при одновременном повышении производительности оказалось нелегко. Хотя темпы увеличения потребляемой энергии несколько снизились, общий уровень необходимой для вычислений мощности все равно продолжает расти. В результате произошел «мини-бум» среди компаний, специализирующихся на радиаторах и других компонентах систем охлаждения.

Sun громко протрубила о революционно низком уровне потребляемой энергии Niagara, но по этому же пути идут и другие. В августе на конференции Intel Developer Forum Intel рассказала о планах модернизации своих процессоров с фокусом на удельную производительность в расчете на ватт.

По словам Барросо, за три последние поколения вычислительной инфраструктуры Google ее производительность почти удвоилось. Но так как удельная производительность остается почти неизменной, это означает, что потребление электроэнергии тоже почти удвоилось.

При темпах роста потребляемой серверами мощности в 20% в год за четыре года стоимость электроэнергии превысит первоначальную стоимость типичного маломощного сервера с процессорами х86, равную $3000. Вычислительный центр Google заполнен главным образом именно такими машинами. А при 50%-ых темпах роста «к концу десятилетия стоимость электроэнергии может сделать цену сервера пренебрежимо малой величиной», даже если цена электроэнергии сохранится на сегодняшнем уровне в 9 центов за килловат-час.

Решение, предлагаемое Барросо, заключается в использовании многотредовых процессоров. Его термин для обозначения этого подхода, chip multiprocessor technology (CMP), близок к термину Sun — chip multithreading.

«Компьютерная индустрия готова к принятию CMP в качестве массового решения для рынков настольных ПК и серверов»