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Energieeffizienz: BIOS optimal für den Betrieb mit Hypervisoren einstellen

Bei der Energieverwaltung und dem Setzen der Prozessor-C-States vertrauen Sie besser Betriebssystem und Hypervisor, anstelle dem BIOS des Servers.

Wie sollte ich das BIOS eines Servers konfigurieren, um die Energieverwaltung durch einen Hypervisor zu erlauben?

Virtualisierung hat die Server-Effizienz im Data Center signifikant verbessert. Allerdings verringert das nicht die Notwendigkeit, den Stromverbrauch der Systeme zu verwalten. Ein Hypervisor wie VMware ESXi kann anstelle des Betriebssystems die Energieverwaltung des Servers übernehmen. Somit ist sich die Hardware über die Energieverwaltungs-Möglichkeiten der Virtualisierung bewusst und wird die Leistungsanforderungen dementsprechend anpassen, wenn der Server nicht voll durch Workloads der Gastsysteme beansprucht ist. In den meisten Fällen müssen Sie allerdings die BIOS-Einstellungen sehr genau durchsehen, wenn Sie dem Hypervisor die Energieverwaltung überlassen möchten.

Lassen Sie dem Betriebssystem den Vortritt

Als Faustregel gilt, dass Sie das Profil der Energieverwaltung im BIOS auf „Kontrolle durch das Betriebssystem“ setzen sollten. Sie finden diese Einstellung in der Regel im BIOS-Menüpunkt Power Management Options. Da ein Bare-Metal-Hypervisor (auch native oder Typ-1-Hypervisor genannt) die Rolle des Betriebssystems effektiv übernimmt, kann er die Stromsparfunktionen des Servers direkt kontrollieren. Ist das BIOS auf eine „BIOS-controlled“-Energieverwaltung eingestellt, kann weder der Hypervisor noch ein traditionelles Betriebssystem die Kontrolle über den Stromverbrauch des Systems erlangen. Allerdings ist sich das BIOS der Virtualisierung nicht bewusst. Sollten Sie dem BIOS die Kontrolle über die Stromspar-Mechanismen überlassen, könnte das unerwünschte Folgen für das System und die Performance der Workloads nach sich ziehen.

Aktivieren Sie alle verfügbaren C-States

Moderne Prozessoren stellen verschiedene Leerlaufzustände zur Verfügung, die sich C-States nennen. Sie definieren, wie viel Strom der Prozessor spart, während er sich im Leerlauf befindet. Die genaue Anzahl dieser C-States hängt vom jeweiligen Modell des Prozessors ab. Diese Einstellung ist oftmals in einem Untermenü von Advanced Power Management zu finden. Sie sollten das BIOS so konfigurieren, dass alle verfügbaren C-States aktiviert sind. Somit kann der Hypervisor den untätigen Prozessor in einen C1-State versetzen und die CPU kann selbständig entscheiden, ob sie einen tiefer liegenden C1E-State (Halt) verwendet. Sind noch tiefer liegende C-States vorhanden (zum Beispiel C3 und C6), ist das Aktivieren der Software-Kontrolle für diese Zustände ebenfalls sinnvoll. Prozessoren im Leerlauf können praktisch komplett stoppen und brauchen dann extrem wenig Strom. Diese Entscheidung sollten Sie aber in die Hände des Hypervisors legen und das BIOS außen vor lassen.

Vermeiden Sie indirekte Energieverwaltung

Einige Server bieten Technologien an, die dem Hypervisor die Energieverwaltung indirekt durch das BIOS erlauben. Man nennt das häufig Processor Clocking Control (Prozessortakt-Kontrolle) oder Collaborative Power Control (gemeinsames Strom-Management). Ist dieses Feature aktiviert, sollte der Hypervisor mit dem BIOS zusammenarbeiten. Beide Komponenten wollen gemeinsam herausfinden, was der beste Zustand oder Taktrate für den jeweiligen Prozessor ist. Einige Kombinationen aus Hypervisor und BIOS funktionieren allerdings nicht wirklich gut. Deswegen sollten Sie auf lange Sicht die Stabilität des Servers im Auge behalten und sicherstellen, dass der Hypervisor und die Firmware auf dem aktuellen Stand sind.

Behalten Sie im Hinterkopf, immer nur eine Einstellung auf einmal zu verändern. Dokumentieren Sie außerdem die im BIOS getätigten Änderungen. Somit können Administratoren schnell einen Zusammenhang zwischen Stabilität des Systems und Performance-Problemen herstellen. Fragwürdige Änderungen lassen sich so mit minimalem Aufwand hinsichtlich Fehlersuche wieder rückgängig machen.

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