Ieee 802.3az 에너지 효율적인 이더넷은 데이터 센터의 전력 소비를 감소시킵니다.

데이터 센터의 성장 에너지 위기

데이터 센터는 디지털 경제의 무성 기둥이며, 엔터프라이즈 클라우드 워크로드에 스트리밍 서비스에서 모든 것을 지원합니다. 전기에 대한 식욕은 비틀어 있습니다. 미국 에너지 부서에 따르면 데이터 센터는 전 세계 전기의 1-2%에 소비하고 있으며, 공유는 인공 지능, 5G 및 가장자리 컴퓨팅 드라이브 수요로 상승합니다. 전형적인 시설 내에서 네트워킹 장비는 총 전력 사용량의 10-20 %를 차지할 수 있으며, 이들의 많은 것은 iFederal 네트워크의 표준을 결정하지 않고도 네트워크의 낮은 소비를 가능하게합니다. 이더넷 네트워크는 네트워크의 낮은 소비를 가능하게하는 것입니다.

IEEE 802.3az가 어떻게 작동합니까? 기술 재단

EEE는 2010년 IEEE 802.3az로, OSI 모형의 물리적 층 (PHY)에서 작동합니다. 그것은 전송할 자료가 없을 때 저전력 요들 (LPI) 국가를 입력하기 위하여 이더네트 장치를 위한 기계장치를 소개합니다. 표준은 100BASE-TX, 1000BASE-T 및 10GBASE-T를 포함하여 뒤집을 수 있는 구리와 백플레인 이더네트에 적용합니다, 뿐 아니라 10GBASE-SR/LR와 같은 광섬유 변종.

저출력 이들 (LPI) 형태

LPI 중, 송신기는 일반 유휴 신호를 전송하고 대신 링크 동기화를 유지하기 위해 정기적 인 새로 고침 신호를 보냅니다. 새로 고침 속도는 기존 이더넷에서 사용되는 연속 유휴 패턴보다 훨씬 낮으며 PHY 송신기 및 수신기에 의해 소비 전력을 극적으로 감소시킵니다. 예를 들어 PHY는 1 와트 미만으로 전원을 그릴 수있는 수면 상태를 입력 할 수 있습니다.

모닝콜 서비스

EEE의 주요 설계 요구 사항은 LPI에서 활성 모드로 전환하는 것이 패킷 손실 또는 불투명한 지연을 방지하기 위해 충분히 빠르아야 합니다. 표준은 1000BASE-T를 위한 10 microseconds 미만의 깨지지 시간을 정의하며 10GBASE-T를 위한 4 microseconds 미만으로 4 microseconds를 정의합니다. 실제로 현대 스위치 실리콘은 하위 마이크로 초 전환을 달성합니다. 이 속도는 EEE가 실시간 애플리케이션에 영향을 미치지 않고 생산 네트워크에 배포할 수 있다는 것을 보증하며, 이는 제대로 제공된 금융 네트워크와 같은 네트워크에 영향을 미치지 않습니다.

Real-World Deployments에서 에너지 절약 측정

EEE는 이러한 연구 및 공급 업체 테스트가 중요한 전력 감소를 확인했습니다. ]에 발표 된 2021 연구 논문은 Green Communications 및 Networking]에 대한 IEEE 거래가 데이터 센터 랙의 10GbE 링크를 가능하게하는 것으로 발견 된 것으로 전형적인 교통 패턴 중 45-60%로 평균 포트 전력 소비를 감소했습니다. 이 링크는 동서 트래픽에 대한 시금치 아키텍처에서 80 % 이상의 시간을 거두고 있습니다. 90 %의 저축 접근 방식.

규모에서 이러한 절감 화합물. 10,000 10GbE 포트가 장착 된 중간 크기의 데이터 센터는 연간 80,000 kWh 이상의 네트워크 에너지 요금을 줄일 수 있으며, CO2 배출량의 약 60 미터 톤과 동일합니다. Google 및 Microsoft를 포함한 몇 가지 주요 클라우드 제공 업체는 내부 지속 가능성 목표를 달성하는 데 도움이되는 EEE를 공개적으로 신용했습니다.

더 읽기를 위해, IEEE 802.3az-2010 표준] LPI 메커니즘과 Lawrence Berkeley National Laboratory의 데이터 센터 에너지 효율에 대한 가이드]는 더 넓은 전력 관리 전략으로 EEE를 통합하기위한 모범 사례를 제공합니다.

Data Center 운영자를위한 모범 사례 구축

Hardware 호환성 및 펌웨어 업데이트

EEE는 Cisco, Arista, Juniper 및 Broadcom과 같은 공급업체로부터 거의 모든 현대 서버 NIC 및 데이터 센터 스위치에 지원됩니다. 그러나 EEE는 링크의 양쪽 끝에 명시적으로 활성화되어야 합니다. 하나의 장치가 지원 부족하면 링크가 비-EEE 운영으로 돌아갑니다. 중간 패치 패널과 케이블 유형이 포함된 경로에 모든 하드웨어가 확인하는 데 필수적입니다. 펌웨어 업데이트가 필요하지 않고 새로 신호를 처리할 수 있습니다. 최신 PH-EET-BASE는 최신 PH-Y-BASE를 위해 최신 PH-Y-Y-BASE를 사용할 수 있습니다.

구성 및 모니터링

네트워크 관리자는 EE를 집계 링크 (LACP) 주의 깊게 활성화해야합니다. EEE는 링크 집계 그룹의 개별 구성원에 사용할 수 있지만, 전반적인 부하 균형 알고리즘은 다른 사람이 바쁜 동안 유휴를 유지하도록 일부 링크가 발생할 수 있습니다. 모든 회원에 EEE를 사용하면 idle 링크를 수면에 링크를 허용하지만, 웨이크 업 대기 시간은 실패 타이밍으로 간주되어야합니다. SNMP MIBs 및 원격 측정 스트림 (예 : sFlow, NetFlow, NetFlow, EEE를 사용하여 실제 전력을 모니터링하고 전력을 모니터링 할 수 있습니다.

적용 감도

높은 주파수 거래, 실시간 분석, 또는 특정 산업 제어 응용 프로그램과 같은 대기 감지 된 워크로드 - 중요한 링크에서 EEE가 비활성화됩니다. 그러나, 소형 웨이크 업과 현대 EEE 구현은 대부분의 엔터프라이즈 애플리케이션에 대한 무광택 지터를 소개합니다. 실행 제어 된 트래픽 테스트는 넓은 롤아웃 전에 권장됩니다.

도전과제

EEE는 panacea가 아닙니다. 1개의 제한은 연결 이용 증가로 에너지 절약이 감소한다는 것입니다. 다량의 사용 링크 (예를들면 70% 평균 이상)에, PHY는 LPI에서 약간의 시간을 보내고, 그래서 전반적인 동력 감소는 겸손합니다. 게다가, 몇몇 오래된 스위치 및 NICs는 EEE를, 실제로 전력 소비를 증가하는 연결 끄거나 과도한 깨는 사건을 일으키는 원인이 됩니다. 표준은 또한 스위치 직물 자체에 있는 전력 소비를 해결하지 않습니다 - PHY만.

또 다른 도전은 10GBASE-T와 SFP+ 직조 구리 (DAC) 케이블 사이 상호 운용성입니다. 10GBASE-T는 완전히 EEE, SFP+ DAC를 지원하고 PHY를 우회하는 동안 충분히 EEE를 레버리지 수 없습니다. 힘을 극소화하기 위하여 계획하는 자료 센터 매니저는 더 긴 도달을 위한 DAC에 EEE 지원을 가진 10GBASE-T 또는 광학적인 송수신기를 선호해야 합니다.

구리를 넘어, 광학 이더넷 (예를 들어, 25GbE, 40GbE, 100GbE)에 대한 EEE는 나중에 개정 (IEEE 802.3bj, 802.3bm)에 표준화되었습니다. 이 사용은 LPI보다 "PHY 저전력 모드"라고 다른 메커니즘을 사용하지만 에너지 절약 원리는 동일합니다.

Green Data Center Initiatives의 EEE 역할

EEE는 데이터 센터 및 데이터 센터 장비에 대한 미국 EPA ENERGY STAR 프로그램을위한 데이터 센터 및 미국 EPA ENERGY STAR 프로그램의 EU 행동의 핵심 구성 요소입니다. 네트워크 인프라의 전력 오버 헤드를 감소함으로써, EEE는 전체 전력 사용 효과 (PUE)을 개선하기 위해 IT 부하를 더 할당하고 저장하기 위해 운영자를 할당 할 수 있습니다. 또한 EEE가 열 분산을 줄이기 때문에 에너지 절약에 대한 에너지 절약 효과를 창출 할 수 있습니다.

EEE를 통합하는 조직은 순조로 탄소 목표를 추구하는 것은 낮은 노력, 높은 충격 단계입니다. 서버 또는 업그레이드 냉각 시스템을 교체하지 않고 EEE는 종종 소프트웨어 또는 펌웨어 변경을 자본 아웃레이로 가능하게합니다. 여러 클라우드 서비스 제공 업체는 가상 NICs 및 베어 금속 인스턴스의 기본 설정으로 EEE를 제공합니다. 모든 임계인에게 침묵하게 혜택을 제공합니다.

802.3az를 넘어서: IEEE 802.3bz와 802.3cd를 가진 미래 보호

업계는 전력 절약 기술을 진화하는 데 계속. IEEE 802.3bz (2.5GbE 및 5GbE) 및 IEEE 802.3cd (50GbE, 100GbE, 200GbE)는 EEE 원칙을 구축하는 에너지 효율 메커니즘을 통합하고 더 높은 속도와 짧은 거리를 최적화합니다. 예를 들어, 25GbE 및 50GbE는 "저전력 훈련"모드를 사용하여 1 마이크로 초 미만의 웨이크 업 시간 동안 힘을 줄일 수 있습니다. 이러한 새로운 표준은 또한 개인의 라미네이팅을 필요로 할 때, 다중 연결이 필요하지 않습니다.

데이터 센터는 25GbE/100GbE 토폴로지, 운영자는 EEE-enabled 광학 및 PHYs를 계획해야 합니다. IEEE 802.3 Working Group]는 각 새로운 개정에 있는 에너지 효율을 지속적으로 개선하고, 대역폭 수요를 가진 전력 절약 규모를 보장합니다. 차세대 EEE의 광범위한 채택이 30-0%에 의하여 글로벌 데이터 센터 네트워크 에너지를 줄일 수 있는 2023의 산업 보고서 프로젝트.