Un chercheur étudie la consommation d'énergie des infrastructures de cloud

Dans sa thèse de doctorat à l'Université d'Umeå, Jakub Krzywda a développé des modèles et des algorithmes permettant de contrôler les compromis entre la consommation d'énergie des infrastructures de cloud et les performances des applications hébergées afin de permettre un fonctionnement sûr et efficace avec un budget de puissance limité.

L'infrastructure informatique en nuage, qui maintient la majorité des services Internet tels que Google, Facebook et Amazon, consomme énormément d'énergie et aggrave ainsi le changement climatique.

Il est intéressant de noter que dans certaines conditions spécifiques, un centre de données n’est en principe pas très différent d’une maison avec une ancienne installation électrique. La plupart des gens peuvent probablement se rappeler un cas lorsque trop d'allumeurs ont déclenché un disjoncteur. Cela se produit parce que l’installation électrique n’était pas conçue pour supporter une telle surtension.

Dans les centres de données modernes, l'infrastructure de distribution d'énergie, qui fournit l'électricité à tous les serveurs, est souvent sous-provisionnée à dessein. Dans ce cas, il est impossible de maintenir la surtension de tous les serveurs fonctionnant à pleine vitesse. À première vue, cela ressemble à une mauvaise planification, mais dans la pratique, il n’est presque jamais nécessaire que la puissance de calcul de tous les serveurs soit nécessaire à la fois. Le coût de l'infrastructure de fourniture d'énergie étant proportionnel à la puissance de pointe qu'il peut supporter, sa limitation permet aux opérateurs de centres de données d'économiser de l'argent qu'ils dépenseraient autrement en infrastructures non nécessaires.

Cependant, "presque jamais" n'est pas suffisant dans l'industrie du cloud. De nombreux fournisseurs de services cloud promettent à leurs clients que l'infrastructure sera disponible 99,99% du temps – elle n'autorise que 52 minutes d'indisponibilité par an.

Et c’est là que les contributions de cette thèse entrent en jeu: quel est le meilleur moyen de gérer les opérations de centre de données quand il n’ya pas assez de puissance disponible pour exécuter toutes les applications à leur vitesse maximale? Les opérateurs doivent-ils fermer complètement les applications moins importantes ou les forcer toutes à ralentir? Certains types d’applications sont-ils de meilleurs candidats pour la dégradation progressive des performances? Quelles actions faut-il entreprendre pour réduire la consommation d'énergie mais que les applications produisent toujours des résultats utiles? Quelles techniques doivent être utilisées pour appliquer cela?

"Afin de répondre aux questions susmentionnées, dans cette thèse, j'ai développé des modèles pour capturer les relations entre consommation d'énergie et performances des applications, et proposé un ensemble de contrôleurs de budgétisation de l'alimentation qui agissent au niveau de l'application, du serveur et du centre de données. minimiser la dégradation des performances tout en imposant des limites de puissance ", explique Jakub Krzywda.

Les résultats inclus dans la thèse ont des applications pratiques, par exemple, un ensemble de recommandations pour l’utilisation des techniques logicielles disponibles sur les serveurs modernes, qui permettent aux opérateurs de centres de données d’exploiter leurs infrastructures avec moins d’énergie, tout en garantissant que leurs clients sont satisfaits des performances du système. applications.

Les résultats et l'analyse présentés dans cette thèse peuvent être utilisés par les opérateurs de centres de données pour améliorer l'efficacité énergétique des serveurs et réduire les coûts d'exploitation globaux tout en minimisant la dégradation des performances. Tous les logiciels produits au cours de ce travail, y compris les codes sources des modèles, des contrôleurs et des simulateurs, ont été ouverts et sont disponibles en ligne pour faciliter son déploiement dans les centres de données de recherche et industriels.