An Improved Estimation Model of Server Power Consumption for Saving Energy in a Server Cluster Environment

In the server cluster environment, one of the ways saving energy is to control server's power according to traffic conditions. This is to determine the ON/OFF state of servers according to energy usage of data center and each server. To do this, we need a way to estimate each server's energy. In this paper, we use a software-based power consumption estimation model because it is more efficient than the hardware model using power meter in terms of energy and cost. The traditional software-based power consumption estimation model has a drawback in that it doesn't know well the computing status of servers because it uses only the idle status field of CPU. Therefore it doesn't estimate consumption power effectively. In this paper, we present a CPU field based power consumption estimation model to estimate more accurate than the two traditional models (CPU/Disk/Memory utilization based power consumption estimation model and CPU idle utilization based power consumption estimation model) by using the various status fields of CPU to get the CPU status of servers and the overall status of system. We performed experiments using 2 PCs and compared the power consumption estimated by the power consumption model (software) with that measured by the power meter (hardware). The experimental results show that the traditional model has about 8-15% average error rate but our proposed model has about 2% average error rate.

서버 클러스터 환경에서 에너지 절약을 위한 향상된 서버 전력 소비 추정 모델

서버 클러스터 환경에서 에너지 절약을 위한 방법 중 하나는 서버의 전원을 트래픽 상황에 맞게 제어하는 전원 제어 기술이다. 이는 현재 데이터 센터의 전체 에너지 사용량과 각 서버의 에너지 사용량을 파악하여 적절하게 ON/OFF 상태로 관리하는 기술이다. 이를 위해서 각 서버의 전력을 효과적으로 추정하는 방식이 필요한데, 본 논문에서는 비용 면과 에너지 면에서 효율적인 소프트웨어 방식의 추정 모델을 사용하여 전력을 추정한다. 또한 기존의 전력 추정 모델은 CPU의 유휴(idle) 사용량만을 사용함으로써 현재 서버의 세부적인 CPU 상태나 I/O 장치의 사용량을 정확히 파악하지 못하고, 이는 해당 서버의 전력을 효과적으로 추정하지 못하는 단점으로 이어진다. 본 논문에서는 CPU의 다양한 상태 필드를 활용하여 서버의 CPU 및 시스템의 전반적인 상태를 보다 정확히 파악하고, 이에 따라 서버의 전력을 기존의 두 소비전력 추정 모델(CPU/디스크/메모리 기반의 전력 소비 추정 모델 및 CPU 유휴값 기반의 전력 소비 추정 모델)보다 정확히 측정하는 CPU 필드(field) 기반의 전력 추정 모델을 제안한다. 2대의 서버를 사용하여 실험을 수행하였으며, 전력계를 통해 측정한 실제 전력과 각 추정 모델의 추정 값을 비교하여 평균 오차율을 계산하였다. 실험 결과 기존 소비전력 추정 모델이 평균 8-15%대의 오차율을 보이는 반면, 본 논문에서 제안하는 서버 전력 추정 모델은 2%대의 오차율을 보여 주었다.