Modeling, characterization, and optimization of web server power in data centers

Autor(es)

Leonardo de Paula Rosa Piga

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Computação
• Data de defesa: 2013-08-11

Membros da banca

Sandro Rigo; Philippe Olivier Alexandre Navaux; Hermes Senger; Edmundo Roberto Mauro Madeira; Rodolfo Jardim de Azevedo

• Orientador: Sandro Rigo; Reinaldo Alvarenga Bergamaschi

Resumo

Para acompanhar uma demanda crescente pelos recursos computacionais, empresas de TI precisaram construir instalações que comportam centenas de milhares de computadores chamadas centro de dados. Este ambiente é altamente dependente de energia elétrica, um recurso que é cada vez mais caro e escasso. Neste contexto, esta tese apresenta uma abordagem para otimizar potência e desempenho em centro de dados Web. Para isto, apresentamos uma infraestrutura para medir a potência dissipada por computadores de prateleiras, desenvolvemos modelos empíricos que estimam a potência de servidores Web e, por fim, implementamos uma de nossas heurísticas de otimização de potência global em um aglomerado de nós de processamento chamado AMD SeaMicro SM15k. A infraestrutura de medição de potência é composta por: uma placa personalizada, que é capaz de medir potência e é instalada em computadores de prateleira; um conversor de dados analógico/digital que amostra os valores de potência; e um software controlador. Mostramos uma nova metodologia para o desenvolvimento de modelos de potência para servidores Web que diminuem a quantidade de parâmetros dos modelos e reduzem as relações não lineares entre medidas de desempenho e potência do sistema. Avaliamos a nossa metodologia em dois servidores Web, um constituído por um processador AMD Opteron e outro por processador Intel i7. Nossos melhores modelos tem erro médio absoluto de 1,92% e noventa percentil para o erro absoluto de 2,66% para o sistema com processador Intel i7. O erro médio para o sistema composto pelo processador AMD Opteron é de 1,46% e o noventa percentil para o erro absoluto é igual a 2,08%. A implantação do sistema de otimização de potência global foi feita em um aglomerado de nós de processamento SeaMicro SM15k. A implementação se baseia no conceito de Virtual Power States, uma combinação de taxa de utilização de CPU com os estados de potência P e C disponíveis em processadores modernos, e no nosso algoritmo de otimização chamado Slack Recovery. Propomos e implementamos também um novo mecanismo capaz de controlar a utilização da CPU. Nossos resultados experimentais mostram que o nosso sistema de otimização pode reduzir o consumo de potência em até 16% quando comparado com o governador de potência do Linux chamado performance e em até 6,7% quando comparado com outro governador de potência do Linux chamado ondemand (AU)

• Processo FAPESP: 10/05389-5 - Análise e modelamento de potência e desempenho em servidores de centro de dados
• Beneficiário: Leonardo de Paula Rosa Piga
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto