エネルギー比例コンピューティング

# エネルギー比例コンピューティング ## 定義エネルギー比例コンピューティング（Energy-Proportional Computing）とは、計算システムの消費電力が実行中の計算負荷（利用率）に線形比例し、アイドル時にはほぼゼロとなるようにハードウェアおよびシステムを設計する計算パラダイムである。Barroso と Hölzle（2007）によって提唱され、Warehouse-Scale Computer（WSC）のサーバが稼働時間の大半を 10〜50% の低中負荷域で過ごすという実測観察に基づき、ピーク性能時のみならず低負荷時の電力効率を最大化する設計目標として定着した。(Source: [[@2013__MorganClaypool__The Datacenter as a Computer - Chapter 5 Energy and Power Efficiency]]) ## 未解決の問い - オンラインデータ集約型ワークロード（Web 検索等）において、超低遅延 SLA を維持しながらエネルギー比例性と低消費電力を両立させるハードウェア低電力モードをいかに実現するか。(Source: [[@2013__MorganClaypool__The Datacenter as a Computer - Chapter 5 Energy and Power Efficiency]]) - CPU 以外のサブシステム（DRAM、ストレージ、ネットワーク機器）において、CPU と同等のダイナミックレンジと線形性を達成するためのアーキテクチャ設計はどうあるべきか。(Source: [[@2013__MorganClaypool__The Datacenter as a Computer - Chapter 5 Energy and Power Efficiency]]) - ワークロードの変動に対してミリ秒・マイクロ秒単位で応答可能な高速パワーゲーティングや活性省電力制御を、OS やスケジューラとどう協調させるか。(Source: [[@2013__MorganClaypool__The Datacenter as a Computer - Chapter 5 Energy and Power Efficiency]]) - 非ピーク利用率での電力効率を比較可能に報告するベンチマークは、コンポーネントごとの動的電力範囲と復帰遅延をどこまで標準化すべきか。 ## 未編纂の観察 - [定義] BarrosoとHölzleの一次論文は、サーバが主に利用率10〜50%で稼働する一方、典型的な省エネルギーサーバでは利用率20〜30%の電力効率がピーク時の半分未満になるという不一致を、エネルギー比例性の設計目標化の根拠として示す。(Source: [[@2007__Computer__The Case for Energy-Proportional Computing]], [[@2013__MorganClaypool__The Datacenter as a Computer - Chapter 5 Energy and Power Efficiency]]) - [定義] 実稼働ワークロードの約6か月の観察では、アイドル電力を実測ピークの10%に下げるモデルが、代表クラスタのピークを6〜20%、エネルギーを35〜40%削減し、実データセンターでは観測ピークを30%以上、エネルギーを半分超削減した。低負荷域の電力を下げることが設備電力予算の利用可能性にも効くことを示す。(Source: [[@2007__ISCA__Power Provisioning for a Warehouse-sized Computer]]) - [定義] 実稼働サーバは稼働時間の大半を利用率10%〜50%の中負荷域で過ごすが、無負荷時でも約50%の電力を浪費するため、最頻利用域でのエネルギー効率（Performance/Watt）はピーク時の半分以下に崩壊する。CPU以外のコンポーネント（DRAM、ストレージ、ネットワーク）の非比例性がシステム全体の足を引っ張るため、アクティブ低電力モードによる動的電力範囲の拡大が不可欠である。(Source: [[@2007__Computer__The Case for Energy-Proportional Computing]]) ## 関連 - [[PUE]] - [[The Datacenter as a Computer - Second Edition]] - [[Warehouse-Scale Computer]] - [[Luiz André Barroso]] - [[Urs Hölzle]] - [[@2013__MorganClaypool__The Datacenter as a Computer - Chapter 5 Energy and Power Efficiency]] - ソース: [[@2007__Computer__The Case for Energy-Proportional Computing]] / [[@2007__ISCA__Power Provisioning for a Warehouse-sized Computer]] - エンティティ: [[Google]] ## 出典 - [[@2013__MorganClaypool__The Datacenter as a Computer - Chapter 5 Energy and Power Efficiency]] - [[@2007__Computer__The Case for Energy-Proportional Computing]](エネルギー比例性を設計目標として提案した一次論文。低中利用率域の非効率とコンポーネント別の課題を示す。) - [[@2007__ISCA__Power Provisioning for a Warehouse-sized Computer]](低負荷域の電力低減がピークとエネルギーへ及ぼす大規模実測モデルの根拠)