Servidor de baixo consumo com Netbooks

Utilizando hardware de netbooks, pesquisadores da Carnegie-Mellon University desenvolveram uma arquitetura com capacidade para atuar como um servidor, mas que consome menos que uma lâmpada.

A arquitetura, chamada de FAWN (fast array of wimpy nodes), pode reduzir para menos de um décimo a potência normalmente consumida por infraestruturas tradicionais de servidores. Se confirmado, esse fato pode ter um importante impacto nos custos operacionais e ambientais de grandes instalações de servidores e data-centers, como as usadas pelo Google, Microsoft, Facebook, e outros gigantes da internet.

O consumo de energia elétrica é um dos principais custos na operação de um data-center. Segundo esse relatório da Agência de Proteção Ambiental (EPA), responsável pelo programa EnergyStar, o consumo total de energia em 2006, em servidores e data-centers, somente nos Estados Unidos, foi estimado em 61 bilhões de kilowatt-hora (kWh), o que corresponde a 1.5% de toda a energia consumida naquele país, e representa um custo de cerca de U$4,5 bilhões. O mesmo relatório estima, ainda, que o consumo de energia nesse setor dobrou no período entre 2000 e 2006 e que, mantidas as tendências atuais, deverá duplicar novamente, até 2011.

A arquitetura criada pelo professor David Andersen e sua equipe aborda esse problema com a combinação de processadores de baixo consumo e memórias Flash, em substituição aos processadores de alto desempenho e unidades de armazenamento em disco. O resultado, um tanto surpreendente, é que essa arquitetura consegue relações de desempenho por watt centenas de vezes superior às dos servidores tradicionais, para aplicações que acessam pequenos lotes de informação, de forma aleatória - exatamente a característica dos principais serviços na internet.

A justificativa para esse resultado é simples. Enquando os chamados "processadores de alto desempenho" tornam-se mais rápidos (ao custo de mais consumo de energia), as unidades mecânicas de armazenamento em disco, os HDs, não evoluem na mesma velocidade. Isso gera uma grande disparidade entre a velocidade com que o processador consegue processar os dados, e a capacidade que os HDs têm para fornecer esses dados, fazendo com que o processador passe muito tempo parado, esperando pelos dados a serem processados.

Para melhorar o desempenho desses sistemas, as arquiteturas têm incluído uma grande quantidade de circuitos lógicos que tentam prever quais dados serão acessados pelo processador, para então antecipar a busca, e copiar lotes desses dados em memória, na tentativa de, assim, manter o processador ocupado por mais tempo. Esse processo pode funcionar bem, quando os dados são previsíveis. Quando não, isso representa somente um imenso desperdício de energia.

A proposta da arquitetura FAWN é diminuir a diferença entre as velocidades do processador e do amazenamento, pelas suas pontas: substituir as unidades mecânicas de disco por memórias Flash, que são muito mais rápidas para acesso aleatório, e simplesmente usar processadores mais lentos - e muito mais econômicos - uma vez que será inútil tentar usar um processador ultra-rápido, se ficar maior parte do tempo esperando pelo acesso aos dados.

O protótipo atual foi montado com 21 unidades, compostas por um processador AMD Geode de 500MHz, 256MB de RAM e um cartão de 4GB de memória Flash. No total, consome apenas 85W, em condições normais de operação.

Referências:

• MIT Technology Review
• FAWN - A Fast Array of Wimpy Nodes

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