Green-IT und Datenbanken - ODBMS

6 Energieoptimierungen
6.4 Spannungs- und Frequenzskalierung des
Prozessors
6.4.1 Einleitung
In den folgenden Abschnitten wird eine Möglichkeit aufgezeigt, mit welcher sich der
Energieverbrauch eines Datenbank-Servers direkt reduzieren lässt. Bei dieser Möglichkeit
wird Performance gegen Energie getauscht. Als Workload dienen im Folgenden
die 22 Abfragen des TPC-H Benchmarks, welche einen realistischen Workload
in einem Unternehmensumfeld simulieren. Die Implementierung des TPC-H Datenmodells
in Caché wurde bereits in Abschnitt 6.1.1 beschrieben. Ziel der folgenden
Untersuchungen ist es, Konfigurationsmöglichkeiten von Prozessoren zu nutzen, um
den Energieverbrauch für die Verarbeitung des TPC-H Workloads zu reduzieren.
Zusätzlich wird eine Heuristik angegeben, mit der sich die Veränderung des Energieverbrauchs
und der Laufzeit für einzelne Abfragen ermitteln lässt.
Bei modernen Prozessoren gibt es die Möglichkeit, die Spannung und die Frequenz zu
verändern. Um den Energieverbrauch eines DBMS zu senken, ist es wünschenswert,
die Spannung und die Frequenz des Serverprozessors an den aktuellen Nutzungsgrad
des Servers dynamisch anzupassen. Messungen in Kapitel 5 haben bereits gezeigt,
dass es während der Bearbeitung einer Abfrage I/O-lastige und CPU-lastige Phasen
gibt. Durch die Messergebnisse in den folgenden Abschnitten wird gezeigt, dass
ein Prozessor in I/O-lastigen Phasen mit einer niedrigeren Spannung und Frequenz
betrieben werden kann bei einer vergleichbar geringen Zunahme der Laufzeit. In unseren
Messungen mit dem DBMS Caché konnte der Energieverbrauch um 2,74 %
gesenkt werden bei einer Zunahme der Laufzeit von 2,09 %. Der Grund für die Reduzierung
des Energieverbrauchs sind unterschiedliche Prozessorzustände gemäß des
ACPI-Standards [ACP].
Als eine Möglichkeit zur Reduzierung der durchschnittlichen Leistungsaufnahme eines
Datenbank-Servers, werden die Auswirkungen einer Frequenz-Drosselung (engl.
Frequency-Throttling) des Prozessors auf das DBMS Caché untersucht. Bei einer
Frequenz-Drosselung ohne Änderung der Prozessor-Spannung konnten allerdings auch
bei I/O-lastigen Abfragen, die den Prozessor nicht vollständig auslasten, nur eine
niedrigere durchschnittliche Leistungsaufnahme und keine Reduktion des Energieverbrauchs
des DBMS festgestellt werden. Dies liegt an den deutlich erhöhten Laufzeiten
der Abfragen. Damit führt Prozessor-Throttling lediglich zu einer Senkung der durchschnittlichen
Leistungsaufnahme und nicht zur Senkung des Energieverbrauchs eines
Datenbank-Servers.
6.4.2 Prozessorzustände nach ACPI-Standard
Das Advanced Configuration and Power Interface (ACPI) ist ein Industriestandard
für die Energieverwaltung von Computern. Der Standard erlaubt es, Geräte an- und
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