SCARIF: Hızlandırıcılı Bulut Sunucularının Karbon Modellemesine Doğru

Özet

Yazarlar, Dell, HP ve Lenovo'nun sunucuları için hepsi PAIA LCA aracıyla üretilmiş 96 üretici ürün karbon ayak izi raporunu toplar ve gömülü karbonun doğrusal bir modelini kurar. Model, sunucunun gömülü karbonunu toplam CPU çekirdek sayısı, SSD, HDD ve bellek kapasitesi ile çıkış yılından tahmin eder. ACT gibi aşağıdan yukarı araçlar ana kart PCB'lerini, konektörleri, güç kaynaklarını, kasayı ve diğer çevre birimlerini dışarıda bıraktığı için tüm sunucunun gömülü karbonunu birkaç kat eksik tahmin eder.

Üretici raporlarında 4 veya 5 yıllık ömür için sunucu yaşam döngüsü karbonunun işletme payı Dell için yüzde 70,2-90,2, HP için yüzde 66,2-93,7 ve Lenovo için yüzde 39,4-97,0'dır; üretim payı sırasıyla yüzde 9,5-27,7, 5,4-28,4 ve 2,9-59,5'tir. Taşıma ve ömür sonu genellikle yüzde 1'in altındadır. SCARIF modeli E = K1*#CPU çekirdek + K2*SSD_GB + K3*HDD_GB + K4*Bellek_GB + K5*(yıl-2000) + D biçimindedir; K1 = 5,01 kgCO2e/çekirdek, K2 = 0,16, K3 = 0,04, K4 = 0,95 kgCO2e/GB, K5 = 83,08 kgCO2e/yıl ve HP verisinde D = -1100'dür.

Doğrulamada tahminler 37 Dell sunucusu için raporlanan değerlerin 0,4 sigma'sı içinde kalmış, ortalama hata 0,15 sigma içindedir; 40 Lenovo raporunda ortalama hata yüzde 50'dir. Dell R740 için ACT ile üretici PAIA LCA toplamda 2,26 kat farklıdır; ACT'nin dışarıda bıraktığı bileşenler 136,3 kgCO2e ekler, yalnızca ana kart PWB 108,68 kgCO2e'dir. 2x Xeon 8180, 1 TB HDD ve 64 GB bellekli bir R740'ın gömülü karbonu 1993,72 kgCO2e, bir V100 GPU ile 2158,53 kgCO2e'dir.

Vaka çalışmasında R740+V100'ü R750+A100'e yükseltmenin karbon başabaş süresi TX'te 4,2, AZ'de 4,6, CA'da 7,8 ve NY'de 9,8 yıldır (şebeke yoğunlukları 0,438, 0,395, 0,234 ve 0,188 kgCO2e/kWh); bu, yaklaşık 4 yıllık üretici ömrünü aşar. ACT'nin düşük gömülü karbon tahmini 1 yılın altında başabaş verip kararı tersine çevirirdi. Belge hakemli yayın değil ön baskıdır ve model üretici verisine dayalı yaklaşık bir tahmindir; Lenovo verisinde hata büyüktür.

Öne çıkan noktalar

1. Üretici raporlarında işletme payı Dell için yüzde 70,2-90,2, HP için yüzde 66,2-93,7, Lenovo için yüzde 39,4-97,0; taşıma ve ömür sonu genellikle yüzde 1'in altında.
2. En yüksek/en düşük sunucuların toplam gömülü karbonu: Dell 1782/1133, HP 3880/423, Lenovo 15593/585 kgCO2e.
3. SCARIF: K1 = 5,01 kgCO2e/çekirdek, K2 = 0,16 (SSD), K3 = 0,04 (HDD), K4 = 0,95 (bellek) kgCO2e/GB, K5 = 83,08 kgCO2e/yıl, D = -1100 (HP verisi).
4. Doğrulama: 37 Dell sunucusunda tahminler 0,4 sigma içinde, ortalama hata 0,15 sigma; 40 Lenovo raporunda ortalama hata yüzde 50.
5. Dell R740 için ACT ile üretici PAIA LCA toplamda 2,26 kat farklı; ACT'nin dışarıda bıraktığı bileşenler 136,3 kgCO2e ekliyor, ana kart PWB tek başına 108,68 kgCO2e.
6. R740+V100'ü R750+A100'e yükseltmenin başabaş süresi 4,2 (TX), 4,6 (AZ), 7,8 (CA) ve 9,8 (NY) yıl; yaklaşık 4 yıllık üretici ömrünü aşıyor.

Tasarımda kullanımı

• Sunucu SKU'su başına SCARIF doğrusal modeliyle (çekirdek başına 5,01 kg, SSD 0,16 kg/GB, HDD 0,04 kg/GB, DRAM 0,95 kg/GB, 83,08 kg x (yıl-2000), kesişim -1100) gömülü karbon tahmincisi ekleyin ve sonucu yaklaşık, üretici kalibreli değer olarak etiketleyin.
• Üretici PCF rapor değerlerinin tahmini geçersiz kılmasına izin verin.
• Yeni sunucunun gömülü karbonunu sahanın şebeke yoğunluğunda yıllık enerji tasarrufuyla karşılaştıran bir yenileme başabaş hesaplayıcısı ekleyin; başabaş planlanan ömrü aşarsa uyarın.
• Yalnızca çip tabanlı (ACT tarzı) tahminlerin sunucu gömülü karbonunu 2 kattan fazla eksik gösterebileceği konusunda kullanıcıyı uyarın.

Kimler okumalı

Sunucu yenileme kararlarında ve kapsam 3 karbon hesabında gömülü karbonu değerlendiren sürdürülebilirlik ve kapasite planlama mühendisleri.

Yayın bilgileri

Yazarlar

Shixin Ji; Zhuoping Yang; Xingzhen Chen; Stephen Cahoon; Jingtong Hu; Yiyu Shi; Alex K. Jones; Peipei Zhou

Yayıncı

arXiv preprint (cs.DC)

Yıl

2024

Belge numarası

arXiv:2401.06270

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Bilimsel yayın

Erişim

Ücretsiz okunur

DOI

10.48550/arXiv.2401.06270

Lisans

arXiv dağıtım izni — yeniden kullanım koşulları hak sahibine bağlıdır

Künye