Energy Efficiency: The New Holy Grail of Data Management Systems Research

صفحه 1:
Energy Efficiency: The New Holy Grail of Data Management Systems Research * فواد رستمی #احسين 5 ۰ بهمذ ٩۱ ‏خرداد‎ ۴ 4 دانشگاهآزد اسلامی 2 

صفحه 2:
#روى آورى كاربران مراكز اطلاعلتی به استفاده از سخت افزار مقرون به صرفه و همخوان با انرژی موارد مورد بحث #نرم افزار مديريت اطلاعات كليد به حداکثر رساندن بهره وری انرژی است. ات ناشی از استفاده روز افزون از انرژی در مراکز اطلاعاتی # روش های کلی برای کاهش انلاف انرژی 

صفحه 3:
از به سیستم های مدیریت اطلاعات ارزانتر. سریعتر و بزرگتر اجزای مهم هزینه های کلی عبارتند از توان(قدرت) و خنک سازی اثرات منفی بر روی تراکم. اندازه گیری. قابلیت اعتماد و محیط دارد ان دادن کارآیی گزینه های نرم افزاری در سیستم های پایگاه داده © استفاده از روش های مختلف جهت کاهش اتلاف بهره وری انرژی 

صفحه 4:
ع خلاصه مطالب © ارائه تمايلات و إيج استفاده روز افزون از انرژی #نشان دادن يتانسيلى كه نرم افزار بايكاه داده براى هدايت بهره ورى انرزى دارد نشان دادن حداکثررسانی نرم افزار برای بهینه سازی انرژی © شرح سه روش کلی برای کاهش اتلاف انرژی 8 توضیح نواحی امیدوار کننده در سیستم مدیریت داده برای بهبود بهره وری انرژی 

صفحه 5:
* نیاز به بهره وری انرژء ۵ بهره وری انرژی چیست؟ " انرژی عبارتست از مقدار فیزیکی مورد استفاده برای انجام یک کار " برای سیستم های محاسباتی و مراکز اطلاعاتی انرژی به صورت الکتریسیته (برق) توزیع می شود ‎sj il‏ معادل میانگین توان در زمان می باشد ‏ سسته میالکین توان * زمان > انرئى "واحد های انرژی و توان ژول و وات می باشند ‏ سسء یک وات " یک ثقیه 7 یک ژول " برای سیستم های کامپیوتری بهره وری انرژی از رابطه زیر محاسبه می شود کاراتی . کار انجام شده . کار انجام شده ‎me‏ سس - بهره وریانرژی ‎i oy‏ ‎2 5 ‎ 

صفحه 6:
‎٩‏ هزینه های انرژی در مقابل نیازهای مدیریت داده ها " استفاده از انرئی در مراکز داده ای یک مشکل افزآینده و نگرانی عمده برای کاربران و مجربان 1 می باشد ” مطالعات اخیر آژانس حفاظت محیط زیست نشان می دهد ‏ميزان انریی و هزینه مصرفی جهت به کار انداختن و خنک سازی سرور ها ‏كل ‎lag ‏وت‎ Yer ‎ 

صفحه 7:
8 عکسل العمل های اولیه به نگرانی انرژی * برای مقابله‌جا مشکلات مربوط به انریٌی, موارد زیر از طرف جوامع معماری و مدیریت انرژی صورت می گیرد " گسترش سطح تراشه در مراکز داده ای "۲ کاهش ناکفایتی های تأمین انرژی و به حداکثر رسائی برای سلسه مراتب حافظه "بهبود خنک سازی مراکز داده ای 

صفحه 8:
6 نقش نرم افزار مدیریت داده ها " انگیزه برای طراحی اجزایی که کنترل زیادی بر روی بالانس انرژی و اجرا دارند " وجود ناهمگنی زیاد در همه سطوح سطح خوشه ای : مرلکز داده ای شامل یک مجموعه ناهمگن از سرورهاست که باللنس اجرا و انرژی مختلفی را پیشنهاد می کنند ‎:Platform gw >‏ سطح تراشه : ساختن 62011 های ناهمگن مانند سلول ‎Jeily AMD (5,5 IBM‏ 2 ۸ 

صفحه 9:
2 sty) ay ao. ‏بر لین بخش نشان می دهیم گزینه های مورد استفاده توسط سیستم داده ای چگونه‎ ‏می توانند بهره وری انرژی را مجزا از بهبود اجرا بهینه سازند‎ تغییر مصرف انرژی توسط تعداد دیسک ها 7۴ طراحی الگوریتم 

صفحه 10:
۵ مثال!: برگشتهای نقصان کننده در اين روش زمانیکه یک سیستم با کار آئی زیاد پیکربندی می شود. نمونه های اضافی از هر جزء سیستم . سود اجرایی کاهنده ای فراهم می کنند > تغییر مصرف انرژی توسط تعداد دیسک ها 

صفحه 11:
بهره ورى انرى سههب کارآیی ‎me‏ ‏10000 ‏8000 6000 2 4000 2000 ) "10*[ابهرد ونر ( 250 200 150 100 50 0 تعداد دیسکها 

صفحه 12:
محاسبه مصرف انریی در دیسک های فشرده و غیر فشزده 22 ژول 554 - انرؤى ‎cpu yb;‏ كل زمان 10 ژول ۴۷۸ - انرژی دسیک فشرده دسیک غیر فشرده 

صفحه 13:
۵ مثال ۲: طراحی الگوریتم ۵ بهینه سازی غیر مستقیم برای بهره وری انرژی در اين روش با داشتن اجزای نسبی انرژی نشان می دهیم که : طراحی الگوریتم برای بهره وری انرژی. یکسان با طراحی الگوریتم ها برای اجرا نیست 

صفحه 14:
#* روشهایی پرای کاهش اتلاف انرژء © بهینه سازی آگاه از انرژی ۵ ترکیب استفاده از منبع @ طراحی مجدد برای بهره وی انرژی گام اول برای گسترش بهره وری انرژی در مدیریت داده ای, انتخاب اجزای سخت افزاری با ویژگیهای خوب کاراتی به ازای وات می باشد 

صفحه 15:
© بهینه سازی آگاه از انرژی روش:به کار گیری دسته سیستم های گسترده موجود و پارامترهای بهینه سازی پرس و جوی داخلی . می توان وضعیت بهره وری انرژی را برای سخت افزار تضمین کرد انواع دسته های مدرن گسترده " جمع آوری آمار تا پیکربندی پارامترها 7 طراحان فیزیکی 2 5 

صفحه 16:
۵ ترکیب استفاده از منبع روش ها: تغییر محاسبات 7 جابجایی داده ها 

صفحه 17:
8 طراحی مجدد برای بهبود بهره وری انرژی روش ها:اجزای نرم افزاری طراحی کنید برای : ”به حداقل رساندن مصرف انرژی "کاهش دادن کد زائد "قربانی کردن ویژگی های خاص برای بهبود بخشیدن بهره وری انرژی 

صفحه 18:
+ دهای پاپگاه داده های آینده: در لین بخش مواردی از سیستم های مدیریت داده ای را ذکر حی کنیم که برای بهینه سازی بهره وری انرژی امیدوار کننده اند “جا كذارى داده و پردازش پرس و جو "مدیران منابع "معماری های سیستم جدید 

صفحه 19:
۵ جاگذاری داده و پردازش پرس و جو " تصمیم در مورد اینکه چطور و کجا داده ها ذخیره شند تأثیر چشمگیری در مصرف انرژی پایگاه داده ها دارند "" بهره بردن از گزینه های بیشتر برای مکان هلیی فیزیکی ذخیره اطلاعات و اعمال آنها در پردازش 

صفحه 20:
© مدیران منابع به خاطر پیچیدگی سیستم های پایگاه داده ای و طیف وسیع منابع تعداد محدودی از سیاست های برنامه ریزی که عملا کارا باشند وجود دارد 

صفحه 21:
۵ معماری های سیستم جدید در طراحی مجدد نرم افزار مدیریت داده ها طراحی مشترک باعث بهبود بهره وری انرژی خواهد شد: ۷ مثل گذشته موضوعات مدیریت داده طراحی سخت افزار را تحت تأثیر قرار داده است. مثل 6۳17 ها ۲"هماهنگی مدیریت انریٌی که در سطح پایگاه داده ای اجراعی شود با کنترل کننده های مستقل انرژی در سطوح مختلف سیستم می باشد " 

صفحه 22:
نرم افزار مدیریتی داده ها نقش مهمی در بهینه سازی بهره وری انریی ایفا مى كند. با نگابه آینده‌عا اجبار می کنیم که جامعه سیستم های پایگاه داده ها لین چالش را در نظر بگیرند و توجه خود را از تحقیق با محوریت کارآئی به محاسبات با محوریت بهره وری انرژی تغییر دهند 

صفحه 23:
< انرژی رسانی به اجزای سخت افزار را به سادگی مدیریت مى کند 2 بهره وری از 011 را بالا می برد * ایجاد تناسب میان اجزای مختلف سیستم ها با انرژی 

صفحه 24:


‏Energy Efficiency: ‏The New Holy Grail of Data Management Systems ‏Research • فواد رستمي • حسين حسني • محمد بهمني 4خرداد 91 1 دانشكاه آزاد اسالمي واحد علوم تحقيقات كردستان چکیده: ‏روي آوري كاربران مراك ز اطالعات ي ب ه اس تفاده از س خت افزار مقرون ب ه صرفه و همخوان با انرژي موارد مورد بحث ‏نرم افزار مديريت اطالعات كليد به حداكثر رساندن بهره وري انرژي است. ‏مشكالت ناشي از استفاده روز افزون از انرژي در مراكز اطالعاتي روش هاي كلي براي كاهش اتالف انرژي 2 مقدمه ‏نياز به سيستم هاي مديريت اطالعات ارزانتر ،سريعتر و بزرگتر ‏اجزاي مهم هزينه هاي كلي عبارتند از توان(قدرت) و خنك سازي اثرات منفي بر روي تراكم ،اندازه گيري ،قابليت اعتماد و محيط دارد نشان دادن كارآيي گزينه هاي نرم افزاري در سيستم هاي پايگاه داده استفاده از روش هاي مختلف جهت كاهش اتالف بهره وري انرژي 3 خالصه مطالب ● ارائه تمايالت و نتايج استفاده روز افزون از انرژي ●نشان دادن پتانسيلي كه نرم افزار پايگاه داده براي هدايت بهره وري انرژي دارد ● نشان دادن حداكثررساني نرم افزار براي بهينه سازي انرژي ● شرح سه روش كلي براي كاهش اتالف انرژي ●توضيح نواحي اميدوار كننده در سيستم مديريت داده براي بهبود بهره وري انرژي ● نتيجه گيري ● نقاط قوت و ضعف 4 نياز به بهره وري انرژي ● بهره وري انرژي چيست؟ انرژي عبارتست از مقدار فيزيكي مورد استفاده براي انجام يك كار براي سيستم هاي محاسباتي و مراكز اطالعاتي ،انرژي به صورت الكتريسيته (برق) توزيع مي شود انرژي معادل ميانگين توان در زمان مي باشد واحد هاي انرژي و توان ژول و وات مي باشند براي سيستم هاي كامپيوتري بهره وري انرژي از رابطه زير محاسبه مي شود 5 ● هزينه هاي انرژي در مقابل نيازهاي مديريت داده ها استفاده از انرژي در مراكز داده اي يك مشكل افزآينده و نگراني عمده براي كاربران و مجريان ITمي باشد مطالعات اخير آژانس حفاظت محيط زيست نشان مي دهد ميزان انرژي و هزين ه مص رفي جه ت به كار انداختن و خنك سازي سرور ها 6 سال آمريكا 2006 60بيليون كيلو وات سال آمريكا كل جهان 2005 2/7بيليون دالر 7/2بيليون دالر ● عکسل العمل های اولیه به نگرانی انرژی برای مقابله با مشکالت مربوط به انرژی ,موارد زیر از طرف جوامع معماری و مدیریت انرژی صورت می گیرد گسترش سطح تراشه در مراکز داده ای کاهش ناکفایتی های تأمین انرژی و به حداکثر رسانی برای سلسه مراتب حافظه ‏بهبود خنک سازی مراکز داده ای 7 ● نقش نرم افزار مديريت داده ها انگيزه براي طراحي اجزايي كه كنترل زيادي بر روي باالنس انرژي و اجرا دارند وجود ناهمگني زياد در همه سطوح ‏ سطح خوشه اي :مراكز داده اي شامل يك مجموعه ناهمگن از سرورهاست كه باالنس اجرا و انرژي مختلفي را پيشنهاد مي كنند 8 ‏ سطح : Platform ‏ سطح تراشه :ساختن Cpuهاي ناهمگن مانند سلول ، IBMتركيب AMDو اينتل فرصت های نمونه ● در این بخش نشان می دهیم گزینه های مورد استفاده توسط سیستم داده ای چگونه می توانند بهره وری انرژی را مجزا از بهبود اجرا بهینه سازند تغییر مصرف انرژی توسط تعداد دیسک ها طراحی الگوریتم 9 ● مثال :1برگشتهای نقصان کننده در این روش زمانيكه یک سیستم با كارآئي زياد پیکربندی مي شود ،نمونه های اضافی از هر جزء سیستم ،سود اجرایی کاهنده ای فراهم می کنند تغییر مصرف انرژی توسط تعداد دیسک ها 10 بهره وری انرژی انرژی ) ( /j*108ب هره وری 1 11 زمان(ثانیه) تعداد دیسکها کارآیی محاسبه مصرف انرژی در دیسک های فشرده و غیر فشرده زمان cpu کل زمان ژول = 338انرژی زمان (ثانیه) ژول = 478انرژی دسیک فشرده 12 دسیک غیر فشرده ● مثال :2طراحی الگوریتم ● بهینه سازی غیر مستقیم برای بهره وری انرژی در این روش با داشتن اجزای نسبی انرژی نشان می دهیم که : طراحی الگوریتم برای بهره وری انرژی ،یکسان با طراحی الگوریتم ها برای اجرا نیست 13 روشهایی برای کاهش اتالف انرژی ● بهینه سازی آگاه از انرژی ● تركيب استفاده از منبع ● طراحي مجدد براي بهره وي انرژي گام اول برای گسترش بهره وري انرژي در مدیریت داده ای ،انتخاب اجزاي سخت افزاري با ویژگیهای خوب كارائي به ازاي وات می باشد 14 ● بهینه سازی آگاه از انرژی روش :ب ه كار گيري دس ته س يستم هاي گس ترده موجود و پارامترهاي بهين ه سازي پرس و جوي داخلي ،مي توان وضعيت بهره وري انرژي را براي سخت افزار تضمين كرد انواع دسته های مدرن گسترده جمع آوری آمار تا پیکربندی پارامترها طراحان فیزیکی 15 ● تركيب استفاده از منبع روش ها: تغییر محاسبات جابجایی داده ها 16 ● طراحی مجدد برای بهبود بهره وری انرژی روش ها:اجزای نرم افزاری طراحی کنید برای : به حداقل رساندن مصرف انرژی ‏کاهش دادن کد زائد ‏قربانی کردن ویژگی های خاص برای بهبود بخشیدن بهره وری انرژی 17 رویکردهای پایگاه داده های آینده: در این بخش مواردی از سیستم های مدیریت داده ای را ذکر می کنیم که برای بهینه سازی بهره وری انرژی امیدوار کننده اند ‏جا گذاری داده و پردازش پرس و جو ‏مدیران منابع ‏معماری های سیستم جدید 18 ● جاگذاري داده و پردازش پرس و جو تصميم در مورد اينكه چطور و كجا داده ها ذخيره شوند تأثير چشمگيري در مصرف انرژي پايگاه داده ها دارند بهره بردن از گزينه هاي بيشتر براي مكان هايي فيزيكي ذخيره اطالعات و اعمال آنها در پردازش 19 ● مدیران منابع به خاطر پیچیدگی سیستم های پایگاه داده ای و طیف وسیع منابع تعداد محدودی از سیاست های برنامه ریزی که عمال کارا باشند وجود دارد 20 ● معماری های سیستم جدید در طراحی مجدد نرم افزار مدیریت داده ها طراحی مشترک باعث بهبود بهره وری انرژی خواهد شد: مثل گذشته موضوعات مدیریت داده طراحی سخت افزار را تحت تأثیر قرار داده است .مثل CPUها ‏هماهنگی مدیریت انرژی که در سطح پایگاه داده ای اجرا می شود با کنترل کننده های مستقل انرژی در سطوح مختلف سیستم می باشد 21 نتیجه گیری نرم افزار مدیریتی داده ها نقش مهمی در بهینه سازی بهره وری انرژی ایفا می کند. با نگاه به آینده ما اجبار می کنیم که جامعه سیستم های پایگاه داده ها این چالش را در نظر بگیرند و توجه خود را از تحقیق با محوریت كارآئي به محاسبات با محوریت بهره وری انرژی تغییر دهند 22 نقاط قوت انرژی رسانی به اجزای سخت افزار را به سادگی مدیریت می کند بهره وری از cpuرا باال می برد ایجاد تناسب میان اجزای مختلف سیستم ها با انرژی 23 پایان