| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Dit is deel 3 van "Het grote zuinige server' topic. Deel 1 en deel 2 zijn nog te raadplegen voor oudere hardware.
Veel tweakers hebben thuis een server(tje) staan voor eigen gebruik, of willen er eentje gaan samenstellen/aanschaffen. Zuinigheid is een steeds belangrijker aspect hierin. Omdat veel servers 24/7 draaien, is elke besparing in verbruik te merken op de energierekening. Een belangrijk punt is de terugverdientijd. Hoe zuiniger, des te hoger de aanschafprijs is meestal de regel. Maar door de extra zuinigheid kan kan de extra kostprijs terugverdiend worden, na een bepaalde tijd. Uiteindelijk dus goedkoper! Dit topic geeft inzicht in welke componenten van belang zijn bij het samenstellen van een (zeer) zuinige computer, en daarnaast ook concrete systemen voorstellen, inclusief verbruiksmetingen zodat een ieder ook een idee krijgt wat hij of zij kan verwachten.
In dit topic bespreken we vooral x86 hardware omdat die zuinig is en over veel rekenkracht beschikt en veelzijdig is. Naast gewoon formaat computers zijn er tegenwoordig ook compute-sticks, zelfbouw bordjes, mini-PC's en NUC's. Die zijn vaak minder krachtig en relatief duurder.
Introductie:BasiscomponentenAanbevolen componentenVerbruiksgegevensBIOS Tweaks Software tweaks Tips hardware/software Links
Een zuinig systeem valt of staat met de keuze van de juiste componenten. De keuze van het moederbord is hierbij een zeer bepalende factor. Daarnaast zijn er componenten die minder van invloed zijn, maar waarbij kosten en terugverdientijd wel een rol kunnen spelen bij de keuze. De één vind een voeding van €80 een goede investering omdat die 2Watt / € 4 per jaar bespaart, de ander neemt genoeg met een (minder) zuinige voeding van 36 euro. Hierbij speelt ook vaak de betere kwaliteit van duurdere onderdelen een rol, omdat die het gemiddeld langer volhouden.
Om verschillende systemen te kunnen vergelijken is gekozen om het verbruik van een basissysteem - een moederbord, CPU, RAM, SSD en voeding - te gebruiken als referentie. Aan zo'n configuratie is vervolgens een zuinigheidslabel toegekend om het totaalverbruik in perspectief te zetten. Harde schijven zijn expres weggelaten, omdat het verbruik hiervan makkelijk op te zoeken is, maar vooral omdat niet iedereen evenveel harde schijven gebruikt. Om ook de keuzes voor harde schijven eenvoudiger te maken is ook een lijst van zuinige harde schijven opgenomen. De wattage labels voor het basissysteem lopen van A++++ tot G en worden bepaald bij een volledig idle systeem, beeldscherm uit, up-to-date drivers en de opgegeven BIOS instellingen daar waar van toepassing: Dit label zorgt, samen met een up-to-date lijst van zuinige voorbeeldbasissystemen, voor een indeling van basissystemen die de tand des tijds probleemloos kan doorstaan.
Basissystemen met een A+++-label zijn dankzij Fujitsu inmiddels (2017-2019) zondermeer haalbaar. Voorheen had je om hier in de buurt van te komen flinke hardware tweaks voor nodig zoals tweaker 'mux' heeft laten zien met zijn hardware mods om tot een A++ systeem te komen. De tijd zal het leren of we tzt kunnen genieten van een basis systeem dat in idle minder dan 2.5W gebruikt ![]() Besef wel dat om dit soort verbruiken te halen, het verbruik van IEDER component van belang is en dat zelfs tienden van Watt gaan tellen. Er is zelfs verschil in de zuinigheid van onderdelen zoals ventilatoren. Daarnaast is met dit soort verbruikscijfers ook de variatie in componenten en meetapparatuur merkbaar: dit kan zo al 1 à 2 Watt schelen, zelfs verschillende BIOS versies kunnen onderling een verschil laten zien van 0,5-1W. De lijst van voorbeeldbasissystemen is een goede indicatie van zuinige basissystemen, maar vormt geen garantie dat iedereen die dit samenstelt ook daadwerkelijk het verbruik daadwerkelijk haalt!
Per categorie zijn telkens een paar componenten uitgelicht om de keuze voor zuinige componenten makkelijk te maken, twee soorten: een voordelige keuze en een super zuinige keuze. Het moederbord is hierbij zeer bepalend. Daarom zijn bij de moederborden de labels neergezet. De keuze van de CPU, RAM en SSD zijn weliswaar van invloed op het totale verbruik, maar niet in die mate waarin het moederbord dat is.
De keuzen van een 2 core of 4 core processor wordt voornamelijk bepaald door prijs en zuinigheid. Op dit moment is de Intel 9th gen Pentium Gold of i3-9100 het zuinigste. Helaas verbruiken 10th, 11th en 12th gen processoren progressief meer. De verkrijgbaarheid van 9th gen processoren is beperkt omdat de laaste besteldatum van Intel juli 2021 was. De beste keuze na 9th gen is een 10th gen processor. Er zijn op het moment van schrijven nog geen gegevens bekend van Pentium of i3 12th gen processoren bekend.
Het idle verbruik van zuinige SSD's ligt momenteel vanaf 0,03W tot 0,09W. In het algemeen zijn Samsung 840 en 850 SSDs de zuinigste keuze. De beste manier om er achter te komen hoeveel SSDs precies verbruiken is door de specificaties van de fabrikant te bekijken.
Harde schijven kunnen worden 'toegevoegd' aan het basissysteem maar dat moet wel goed worden gepland. Vooral het verbruik tijdens opstarten en tijdens het draaien van de schijven is van belang. Lezen of schijven duurt meestal niet lang en daarom niet van groot belang voor het uiteindelijke verbruik van een zuinige server. Er is een groot verschil tussen 3.5" en 2.5" schijven. 3.5" schijven verbruiken tijdens opstarten volgens de documentatie van fabrikanten 19 tot 24W en dat stelt eisen aan de capaciteit van de voeding. Seagate 4TB en 5TB 2.5" schijven hebben voldoende aan slechts 3,75W. 3.5" SATA schijven verbruiken als ze eenmaal draaien 3,3W (WD's) tot circa 8W (HGST's). De genoemde Seagate 2.5" schijven verbruiken slechts 0,85W, toch zijn ze wat betreft snelheid vergelijkbaar met 3.5" schijven. Schijven die niet worden gebruikt kunnen worden stilgezet (spindown), het kost even tijd om ze weer op te starten. Door cron jobs/scheduled tasks te optimaliseren kan het aantal keer dat de schijven moeten worden opgestart worden beperkt. RAID wordt afgeraden bij zuinige servers en bij SMR schijven. Opslagsystemen zoals ZFS (met mirroring en striping) en RAID starten alle schijven op als ze iets willen lezen of schrijven. SnapRAID kan alleen de benodigde disk starten.
hardwareluxx.de heeft metingen gedaan van het verbruik van hard disks onder diverse omstandigheden: kort na aanzetten (max.), idle, in gebruik en tijdens een synthetische test.
Een aantal voorbeeld systemen van tweakers worden hier vermeld. Omdat de behuizing en de hoeveelheid harde schijven varieert, zijn die niet in de lijsten opgenomen. Bij de behuizing is wel de systeemventilator en eventueel ventilator controller van belang, want deze onderdelen voegen verbruik toe. Zuinige server (tot 4 disks) november 2018: ![]() Dit systeem op basis van het Fujitsu D3643-H moederbord verbruikt inclusief SSD in idle ca. 3,7W met SSD en LAN, zonder toetsenbord/muis/video. Het systeem heeft een passieve cpu koeler, dus zonder ventilator. Eventueel is het systeem uitbreidbaar met maximaal 3x 2.5" SATA hard disks of SATA SSD's en 1 M.2 NVMe SSD.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Als de hardware geïnstalleerd is, kan er nog extra bespaard worden met diverse tweaks. Door slim om te gaan met instellingen, kan er nog wat van het verbruik worden afgesnoept. Om te weten of het verbruik van jouw systeem dicht tegen die van andere metingen ligt, zal je het verbruik moeten meten. Helaas is het meten van verbruik niet simpel omdat computervoedingen de fase en wisselstroom vervormen. Om nauwkeurig een laag verbruik te meten heb je een True-RMS-meter nodig. Als goed uit de test komende meters zijn te noemen (op volgorde van prijs): de Brennenstuhl Primera-Line PM231E (€ 19), de ELV Master Basic 2 (€ 38,90) en de Voltcraft Energy Logger 4000 (€ 50,40). Laat de server een half uurtje aanstaan voordat je de meting begint, zo meet je het idle waarin de server het meest van de tijd zal doorbrengen, want vlak na het opstarten is de processor nog druk bezig en ligt het verbruik hoger.
Verbruik kun je natuurlijk beperken door apparatuur zoals toetsenborden, muizen en optische drives niet aan te sluiten. Externe apparatuur kun je ook afkoppelen als de computer eenmaal aanstaat, soms geeft dat een beter resultaat. Veel besturingssystemen hebben een optie om op afstand via het netwerk in te loggen, zodat je achter een andere pc de server kan beheren. Onder Windows kan dat door middel van Remote Desktop Connection.
Aangezien verbruik afhankelijk is van het moederbord in hier ook de eerste winst te behalen. Algemeen Er zijn algemene sets van instellingen voor een laag energieverbruik. ErP Ready: enabled CEC Ready: enabled Energy Star Ready: enabled ErP zijn Europese regels voor "Energy-related Products", het gaat met name om diepe slaapstand voor het hele systeem. CEC is de California Energy Commision, die regels hebben gemaakt voor laag energieverbruik. Soms wordt CEC gevolgd door een jaartal zoals "2019". Energy Star is een label van de Amerikaanse Environmental Protection Agency (EPA) voor efficiëntie elektrische apparaten, waaronder computers en voedingen. Power on by .. Power on by PCIe of een ander systeemonderdeel zorgt ervoor dat een onderdeel gebruikt kan worden om een computer te activeren, maar dat gaat ten koste van lagere power states en kost dus enig verbruik. Zet alleen aan als het nodig is voor een bepaalde functie. Power-saving & Performance Mode: Max Power-Saving Mode "Asus AI Tweaker" instelling C-states inschakelen C-states zijn de slaaptoestanden waarin de processor kan verkeren, van heel licht (C3) tot diepe slaap (C10). Dit zorgt voor een flink lager verbruik, zet ze allemaal aan. Intel SpeedStep Technology: enabled Enhanced Halt State (C1E): enabled EIST: enabled Intel Turbo Boost: disabled Turbo kan op 10th tot 12th gen processoren onrendabel veel energie vergen en het kan bij kleinere voedingen noodzakelijk zijn die te beperken. ASPM inschakelen Active State Power Management of kortweg ASPM, wordt gebruikt om PCI Express en de gekoppelde apparaten in een laagverbruik stand te plaatsen. PCI Express Native Power Management: enabled Native ASPM: enabled (OS controlled) DMI ASPM Link Control: L0sL1 L1 substrates: L1.1 & L1.2 DMI Link ASPM Control: L0sL1 DMI Gen3 ASPM Control: L0sL1 DMI Gen3 ASPM: L0sL1 PEG - ASPM: ASPM L0sL1 Dit is een voorbeeld van hoe een fabrikant (Asus) ASPM instellingen implementeert. Het kan ook eenvoudiger zijn. L0s is een lage resume latency, L1 is een hoge latency. Harde schijven Gebruik AHCI voor de harde schijven en schakel hot plug uit. Aggressive LPM Support: enabled ALPM is power management voor SATA. onboard apparaten Onboard apparaten kan je beter ingeschakeld laten in het BIOS, het uitschakelen heeft alleen effect op de zichtbaarheid voor het besturingssysteem, het verbruik blijft net zoveel. Door de juiste drivers in het besturingssysteem te installeren kunnen die apparaten wel in een energiezuinige modus worden gezet. CPU fan Via PWM kan de CPU fan langzamer draaien en zelfs stilstaan, afhankelijk van de temperatuur. Niet alle ventilatoren en moederborden kunnen dat. Als laatste redmiddel kan de computer zichzelf stoppen als de temperatuur te hoog wordt. GPU Moderne processors hebben doorgaans een gpu ingebouwd. Als er geen beeldscherm op de server is aangesloten (headless in vaktermen), heeft het aan laten staan van de GPU geen nut. Op afstand, via het netwerk kun je het beeldscherm via het besturingssysteem uit te schakelen. Bij Windows kan je dat vinden onder apparaatbeheer: undervolting Undervolting betekent dat de onderdelen van de computer onder een lagere spanning staan dan de fabrikant aangeeft. Als het gebruik licht is kan dat weinig problemen opleveren, maar het systeem zou onstabiel kunnen worden.
Er zijn tweaks mogelijk onder alle besturingssystemen die flink wat energie kunnen schelen. Dit zijn simpele tweaks die iedereen makkelijk toe kan passen, door ze simpelweg over te nemen. Maar het is niet altijd mogelijk parameters te wijzigen vanwege de verschillende hardware/software. Linux De eenvoudigste wijze om het verbruik te optimaliseren is het gebruiken van powertop --auto-tune bij ieder herstart. Door in Debian /etc/default/grub GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet consoleblank=15" in te stellen kan de monitor in slaapstand worden gezet en de gpu in lage verbruikstand worden gezet. De wijziging in Grub kan worden opgeslagen met update-grub en daarna moet het systeem worden herstart. Daarnaast kunnen hard disks in slaapstand worden gezet, zie hij hdparm onder tips. Sommige Linux distributies installeren niet automatisch alle drivers. Bij Debian kan het nodig zijn package firmware-misc-nonfree te installeren. Daarvoor moet in /etc/apt/sources.list non-free worden toegevoegd aan de "deb" regels. Debian: apt-get update & apt install firmware-misc-nonfree en herstart zodat de i915/kbl_dmc_ver1_04.bin gpu driver wordt gebruikt. Windows In Windows kunnen besparingsopties via Power Options op Power Saver worden ingesteld. Daarnaast kunnen advanced power settings worden aangepast, te vinden onder Power Options, Power saver plan, change advanced power settings. Relevante Power Options bij Windows 7/8 zijn: • AHCI Link Power Management - HIPM/DIPM: HIPM+DIPM • AHCI Link Power Management - Adaptive: 100 (milliseconden) • Turn off hard disk after 10 minutes • PCI Express/Link State Power Management: Maximum power savings • Processor Power Management • minimum processor state 1% • system cooling policy: passive (als dat warmteproblemen geeft: active) • maximum processor state 100% • Turn off display after 10 minutes • Internet Explorer/Javascript Timer Frequency maximum power savings • USB selective suspend setting enabled HIPM en DIPM instellingen moeten via registry worden geactiveerd. Afhankelijk van de hardware zouden er ook nog andere opties kunnen zijn die moeten worden aangepast voor een lager verbruik. Schakel ongebruikte services uit of zet op manual services die je niet nodig hebt. Als het niet nodig is, schakel de Server service uit. Schakel automatisch starten van applicaties uit. Dat kun je doen met CCleaner of Sysinternals Autoruns. Met Task Manager kun je zien welke processen er draaien en welke processortijd snoepen na verloop van tijd. Applicaties en services beperken de tijd dat de cpu in hogere C-states doorbrengt, het is dus van belang het aantal geladen applicaties te beperken tot het nodige. Gebruik de server niet of zo weinig mogelijk als desktop. Dat betekent: geen browsers gebruiken en virusscans beperken tot hoogst noodzakelijk. De command line tool powercfg (PowerCfg /energy) kan worden gebruikt om eventuele probleempunten op te sporen, met name van devices die niet in een slaapstand willen of kunnen gaan. Niet alle "errors" moet je opvatten als een probleem. Een handige tool is TechPowerUp ThrottleStop, hier mee kun je zien wat de actieve C-states zijn. Er zijn een aantal problemen bekend met C-States bij bepaalde moederborden en drivers.
Kontron Fujitsu D3643-H, D3642-B, D3644-B, D3674 en K3843-B
Deze moederborden worden in OEM verpakking geleverd zonder SATA kabels. Algemeen:
Ik wil een mini-ITX moederbord Het zuinigste is momenteel de Kontron Fujitsu D3674-B. De mATX D364x moederborden hebben een zuinige Intel netwerkchip. Ik wil 2 of 3 netwerkaansluitingen Meestal zijn moederborden met meer dan 1 netwerkaansluiting niet zo zuinig of duur als het twee Intel aansluitingen betreft. Een oplossing is het bijplaatsen van netwerkkaarten met daarop een I210 of I211 chip. Die zijn ongeveer zo zuinig als een on board I219-LM chip. Mijn netwerkverbinding is niet zuinig Intel heeft momenteel de zuinigste netwerkchips, met name de I210 en I211 zijn zuinig. Het verbruik is minder dan 700mW bij een actieve verbinding en minder dan 200mW als Energy Efficient Ethernet (EEE) wordt ondersteund. Daarvoor heb je een switch nodig die EEE gebruikt om energie te besparen. Ik wil een 10Gb aansluiting Dat kun je beter niet doen in een zuinige server. Het verbruik van zo'n adapter is tamelijk groot. Bij ethernet over koper geldt: hoe lager de snelheid, hoe lager het verbruik. 100 Mbit is dus het zuinigste en 1000 Mbit verbruikt meer. Vanaf 2,5Gbit wordt het verbruik nog hoger, en dat is niet energieëfficiënt meer. Als je internetverbinding niet hoger gaat dan 100 Mbit, dan is het raadzaam om de netwerkverbinding op 100 Mbit te zetten. Linux laag energieverbruik optimalisatie Zet de monitor na 15 minuten in de slaapstand vanuit Linux, en selecteer optimalisaties voor laag stroomverbruik. Dat laatste kan met powertop --auto-tune. Zorg ervoor dat deze opdracht bij iedere herstart wordt uitgevoerd. C-States zijn zichtbaar met powertop. Windows laag energieverbruik optimalisatie Een uitleg is gegeven in een blogpost. Windows 10 is aan te bevelen omdat het overweg kan met de meeste moderne drivers. Windows Server 2016 en 2019 zijn moeilijker te optimaliseren. De belangrijke video driver is in oude inf stijl te vinden bij HP. Mini-Box PicoPSU-80 + Seasonic 60W HE adapter kit en Mini-Box PicoPSU-90 PicoPSU-80 + 60W adapter kit Deze 80W en 90W PicoPSU's zijn ontworpen voor kleine mini-ITX systemen, daardoor is de voedingskabel vaak te kort. Aan te raden is de connector van de voeding te omwikkelen met "electrical tape". Daardoor maakt het geen contact met de electronica. De kit van de PicoPSU-80 bevat geen P4 kabel voor de processor. Daarvoor is nog een P4 kabel benodigd. Alternatief van Delock. De PicoPSU-80 + 60 kit is zuiniger dan de PicoPSU-160-XT met Leicke adapter. Mini-Box PicoPSU-160-XT PicoPSU-90 en PicoPSU-160-XT Deze PicoPSU's hebbent een langere voedingskabel. Je kan een Mini-Box PCI bracket aanschaffen die de connector afmonteert. Dan kun je de 12V voedingskabel achterop de computer aansluiten. Geschikte adapter is een Leicke NT03015 120W 12V. De PicoPSU-80 is zuiniger dan de PicoPSU-160-XT. Andere PicoPSU accessoires PicoPSU komt met 1 SATA aansluiting, als je meer wil aansluiten heb je een SATA splitter kabel nodig. Wanneer een ATX voeding? Voor systemen die altijd meer dan 40W verbruiken is een PicoPSU niet nodig. Bij een idle verbruik van meer dan 50W zijn standaard ATX voedingen zuiniger en krachtiger. PicoPSU is het meest effectief bij zeer lage belastingen, bijvoorbeeld onder 10W. Op dat niveau zijn ATX voedingen inefficiënt, een efficiëntie van minder dan 50% komt vaak voor. Hoeveel disks ondersteunt mijn voeding? Bij een Pentium 5400 Gold processor met een SSD drive: Een PicoPSU-80 + 60W kit ondersteunt minimaal 6x zuinige 2,5" 4TB-5TB disks of maximaal 1x 3.5" hard disk. Een PicoPSU-90 + 120W Leicke ondersteunt minimaal 6x zuinige 2,5" 4TB-5TB disks of maximaal 2x 3.5" hard disks. Een PicoPSU-160-XT + 120W Leicke ondersteunt minimaal 6x zuinige 2,5" 4TB-5TB disks of 4 stuks 3.5" hard disks. Reken erop dat elke 3.5" disk maximaal tussen 19W en 24W nodig heeft tijdens opstarten. Dat is de beperkende factor bij PicoPSU voedingen. De meeste desktop moederborden ondersteunen geen staggered spin-up, waarbij disks na elkaar worden gestart. Daardoor kunnen pieken in het verbruik samenvallen. Als er een quad core processor wordt toegepast leidt dat meestal tot minder ruimte voor 3.5" hard disks. hdparm (o.a. 2.5" disks, Seagate 4TB/5TB) Onder Linux/Unix kan een schijf worden ingesteld om de koppen te parkeren en om down te spinnen. Let op dat het downspinnen niet te vaak gebeurt. Ook het parkeren moet worden beperkt. De interpretatie van de instellingen kan fabrikant- en typeafhankelijk zijn en het is niet altijd voorspelbaar wat er precies gebeurt. Een spindown tijd van 30 minuten is redelijk. Zet het niet op 1 minuut of minder. De instellingen van hdparm -S worden hier uitgelegd. manual hdparm Probeer: hdparm -S 241 -B 127 /dev/sdb drive mag in spindown ('127') eens per 30 minuten. Dit is de instelling voor 1 schijf /dev/sdb. Stel in per hard disk. Controleer de status met hdparm -C /dev/sdb Controleer informatie over de drive met hdparm -I /dev/sdb Welke zuinige disks hebben grote opslagcapaciteit? Het is aan te bevelen zuinige 2.5" disks te gebruiken. Het verbruik van Seagate 4TB of 5TB 2.5" drives is 3,75W per disk tijdens opstarten, 0,85W tijdens gebruik en 0,18W in spindown. Dan is ruim 3 tot 6 keer zuiniger dan 3.5" disks. In beperkte behuizingen passen geen dikke 16mm 2.5" drives. RAID wordt afgeraden voor SMR disks en voor zuinige servers. Deskmini Dikkere 2.5" hard disks (>9,5mm) zoals 4TB of 5TB passen niet in de Deskmini kast. Mogelijke oplossingen zijn het aanpassen van de behuizing of een externe disk aansluiten. 1 of 2 SSD's of met 9mm dikte (normaal voor SSD's) hard disks passen wel in de behuizing. Omdat de behuizing zo klein is moet je ook rekening houden met een actieve ventilator op de processor. Deskmini is vooral geschikt als klein systeem met weinig opslag en weinig uitbreidingsmogelijkheden. Er zijn geen PCIe slots, wel M.2 NVMe en maximaal 2 SATA aansluitingen.
• Vergelijking van de zuinigheid van besturingssystemen. • Workshop: zuinige NAS, zuinige file server • Efficiency tests van 12V adapters voor zuinige servers. • Informatie over idle gebruik van laptops kun je vinden op de notebookcheck.net site. • Een overzicht van zuinige hardware bijeen gebracht door onze oosterburen van het forum hardwareluxx.de: Die sparsamsten Systeme (<30W Idle). • Hardwareluxx.de topics over verbruik in systemen zijn 10W desktops, 6W desktops en Package C-state problemen. • Metingen van verbruik van harde schijven uitgevoerd door hardwareluxx.de. • Laag verbruikende AMD worden besproken op het forum van computerbase.de. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
[Voor 255% gewijzigd door mrmrmr op 19-04-2023 16:28]