7 watts en reposo en Intel de 12.ª/13.ª generación: la base para construir un servidor/NAS de bajo consumo
- El consumo en reposo de un sistema Intel de 12.ª/13.ª generación es de 7 watts.
- La medición del consumo en reposo incluye placa madre, CPU, RAM, SSD y PSU.
- Se alcanza el modo de ahorro de energía mediante la configuración de C-States en el BIOS y los ajustes automáticos de
powertop.
Especificaciones detalladas y selección de componentes
- El objetivo es lograr un bajo consumo en reposo y un rendimiento de CPU razonable.
- Se necesita capacidad para manejar 12 discos duros y al menos 1 NVMe.
- Se busca usar DDR4 y reutilizar una CPU existente mientras se mantienen los costos bajo control.
Placa madre – ASUS Prime H770-Plus D4
- Se eligió entre placas madre Intel serie 600/700 y AMD serie 500/600.
- Se reconoció la necesidad de usar un adaptador PCI-E a M.2 para 6 unidades NVMe.
- Las razones para elegir una placa madre Intel fueron el TDP del chipset, la velocidad del chipset, la posibilidad de usar DDR4 y contar ya con una CPU Intel de 12.ª generación.
CPU – Intel i5-12400 (stepping H0) – Alder Lake
- Ofrece soporte de decodificación por hardware AV1 y el mejor rendimiento sin la sobrecarga de silicio de los E-core.
- Se reutilizó una CPU que antes se usaba en una build de escritorio para una configuración orientada a servidor.
Memoria – 64GB DDR4-3200
- Se usa memoria Kingston HyperX dual-rank y single-rank que ya se tenía.
- Se ajustó el voltaje usando perfiles XMP para asegurar la estabilidad.
Unidad de arranque – Sandisk Ultra 3D 1TB SSD
- Se usa como unidad de arranque para Ubuntu Server 23.04.
- El sistema operativo final se instalará en un Samsung SSD 970 EVO Plus 500GB NVMe.
PSU – Corsair RM750
- Se espera que una PSU de 750W mantenga el sistema en alrededor de 10 watts, pero también debe soportar picos altos de carga momentánea cuando varios motores de discos funcionan al mismo tiempo.
Medición de energía – inicial
- Se midió el consumo desde la pared usando Ubuntu Server 23.04.
- En el BIOS se activaron CPU C-states, ASPM, R6 y soporte ALPM.
- Consume 7 watts con la pantalla apagada y 8 watts al desactivar la administración de energía del teclado USB.
Medición de energía problemática – sistema lleno de discos duros en spin-down
- Después de conectar 12 discos duros y 4 unidades NVMe, el consumo en reposo aumentó a 24-25 watts.
- Se estima que el aumento del consumo se debe al uso de un controlador SATA y un port multiplier.
El rompecabezas del consumo energético – investigación y diagnóstico del alto consumo
- Se desconectaron los discos duros y se probaron los componentes uno por uno.
- Se descubrió que el controlador SATA JMB585 era el principal responsable del aumento del consumo.
- Se reemplazó por un controlador SATA ASM1166 para reducir el consumo gracias al soporte de ASPM L1.
El rompecabezas del consumo energético – conclusión
- El soporte de la placa madre y la configuración del BIOS son importantes para lograr un bajo consumo.
- Todos los dispositivos deben ser compatibles con ASPM L1.
- Si es posible alcanzar el estado de energía C8, se debe evitar usar las líneas PCIe conectadas a la CPU.
- Medir el consumo desde la pared es la única forma de entender con precisión la situación real.
Opinión de GN⁺
- Para construir un servidor/NAS de bajo consumo, es importante que la plataforma Intel de 12.ª/13.ª generación ofrezca un consumo en reposo muy eficiente.
- Se muestra que la elección de la placa madre y la configuración del BIOS tienen un gran impacto en el consumo energético.
- Este artículo ofrece información útil para ingenieros de software principiantes que quieran construir un sistema de bajo consumo, y en particular brinda una visión interesante sobre cómo las funciones de administración de energía de componentes como los controladores SATA afectan el consumo total del sistema.
1 comentarios
Opinión de Hacker News
En un hilo de un foro alemán hay un documento de Google que enumera varias configuraciones de servidor casero/NAS (almacenamiento conectado a la red) de menos de 30W. En lo personal, encontré una configuración de hardware con una relación precio-rendimiento ideal y la compré usada a un precio muy bajo. Estoy ejecutando Proxmox y el consumo en reposo es de 9.3W. No es adecuada para codificación de medios, así que como alternativa recomiendo un Core i3 8100 o superior. También están la Dell T30 o la Fujitsu Celsius W550, que pueden ser buenos servidores como estaciones de trabajo usadas y baratas. Las opciones Ryzen son raras, pero hay reportes de que un AMD Ryzen 5 PRO 4650G con una placa Asus PRIME B550M-A consume alrededor de 16W en reposo.
El hardware es excelente, pero si la gestión del software es complicada, es difícil justificar este tipo de configuración. Por ejemplo, los NAS de Synology usan un sistema operativo llamado DSM y se benefician mucho de su software fácil de usar. Synology podría ocupar una posición similar a la de Microsoft en el mercado NAS si permitiera ejecutar DSM también en plataformas que no sean de Synology.
El autor armó unos 5 sistemas entre 2016 y 2023. Algunas piezas se reutilizaron en varias builds. Al considerar el costo total de energía durante la vida útil frente al costo del hardware, una máquina de alto consumo operada durante 4 años podría resultar más económica que una de bajo consumo operada durante 2 años.
Un gran trabajo para tener mucho espacio de almacenamiento. Si puedes ajustar tu almacenamiento a SSD y no necesitas mucha potencia de cómputo, puedes usar un servidor de bajo consumo como una RasPi o un NUC. El autor actualmente usa un servidor 1U Atom fanless, con las ventajas de SATA y ECC RAM.
Uso una configuración con 7950X3D, X670E Taichi, 96GB 6400MHz CL32, 2x4TB Lexar, 4x18TB Seagate Exos X18, RX570 8G y Proxmox. En reposo consume unos 60-70W, con la VM de TrueNAS en funcionamiento unos 90-100W, y con TrueNAS y Fedora Desktop corriendo con passthrough de GPU unos 150W. La RAM influye mucho en el consumo eléctrico.
Las necesidades de cada persona varían, pero después de experimentar pérdida de discos usando RAID5 o 6, terminé odiando RAID. Al final reduje todo a una configuración simple con dos SSD. La dejé preparada para poder ejecutar contenedores LXC si hace falta.
Si quieres minimizar el consumo eléctrico cuando el NAS está casi siempre en reposo, podrías considerar un generador de WoL (tecnología que despierta el servidor al detectar un paquete de red) basado en CPU embebido que active automáticamente el servidor de archivos. Este método mantiene el consumo muy bajo y ofrece todo el rendimiento del servidor cuando se necesita.
El bajo consumo está bien, pero operar un RAID grande por mucho tiempo sin ECC es riesgoso. Hace falta una buena solución para un sistema similar que pueda durar más de 5 años.
Buena experiencia al probar un sistema parecido en el pasado. Comparte un enlace a un blog sobre un servidor fanless y silencioso.
Señala que, mientras uno se enfoca en optimizar la CPU/placa madre, usar menos discos grandes en lugar de varios discos pequeños puede ser más económico.