8/2/2019 020_A SMOA Devices Distributed Power Management Utility for Green IT Infrastructure

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SMOA Devices - distributed power management utility forGreen IT infrastructure

Krzysztof KurowskiPoznan Supercomputing andNetworking Center

Applications Departmentul. Noskowskiego 10

61-704 Poznan, Polandk r z y s z t o f . k u r o w s k i @ m a n . p o z n a n . p l

Ariel OleksiakPoznan Supercomputing andNetworking Center

Applications Departmentul. Noskowskiego 10

61-704 Poznan, Polanda r i e l @ m a n . p o z n a n . p l

Micha WitkowskiPoznan Supercomputing andNetworking Center

Applications Departmentul. Noskowskiego 10

61-704 Poznan, Polandm i c h a l . w . w i t k o w s k i @ g m a i l . c o m

1. INTRODUCTION

R i s i n g e n e r g y p r i c e s a n d t h e i n c r e a s i n g e n v i r o n m e n t a l a w a r e -

n e s s o f t h e g e n e r a l p u b l i c a r e p l a y i n g a n e v e r - i n c r e a s i n g r o l e

i n t h e w o r l d o f I T a n d c o m p u t a t i o n a l s c i e n c e . A f t e r y e a r s

o f c o n s t r u c t i n g c o m p u t e r s y s t e m s s o l e l y f o r t h e i r s h e e r p e r -

f o r m a n c e , p o w e r c o n s u m p t i o n b e c a m e o n e o f t h e m a i n c r i -

t e r i a f o r e v a l u a t i n g a c o m p u t e r s y s t e m a n d m e t r i c s , s u c h a s

p e r f o r m a n c e - p e r - w a t t , a r e r e c e i v i n g i n c r e a s i n g a t t e n t i o n .

T h e p u s h f o r i n c r e a s e d e n e r g y - e c i e n c y i s a l s o p r e s e n t i n

t h e e l d o f d e s k t o p c o m p u t i n g a n d e v e n h o m e a p p l i a n c e s .

A l l m a j o r m o d e r n o p e r a t i n g s y s t e m s f e a t u r e s o p h i s t i c a t e d

p o w e r m a n a g e m e n t c a p a b i l i t i e s b a s e d o n o p e n i n d u s t r y s t a n -

d a r d s s u c h a s A C P I . W h i l e t h e s e f e a t u r e s c a n r e d u c e t h e

p o w e r c o n s u m p t i o n o f a r u n n i n g m a c h i n e , t h e y d o n o t a d -

d r e s s t h e p r o b l e m o f c o m p u t e r s w h i c h a r e i d l i n g . A t y p i c a l

d e s k t o p P C , a c c o r d i n g t o o u r m e a s u r e m e n t s , c a n c o n s u m e

b e t w e e n 1 0 0 a n d 1 4 0 w a t t s w h i l e i d l i n g w i t h o u t a n y g a i n

i n p r o d u c t i v i t y . T h e i s s u e c a n b e m i t i g a t e d b y s u s p e n d i n g

o r s h u t t i n g d o w n i d l i n g m a c h i n e s , a l t h o u g h s u c h s o l u t i o n

e n t a i l s t h e p r o b l e m o f w a k i n g t h e m a c h i n e s u p a f t e r w a r d s .

M o r e o v e r , c o m p u t e r s a n d o t h e r e l e c t r o n i c d e v i c e s c a n d r a w

a s i g n i c a n t a m o u n t o f p o w e r e v e n w h e n t h e y a r e t u r n e d o ,

b u t s t i l l c o n n e c t e d t o u t i l i t i e s . O u r e x p e r i e n c e s s h o w t h a t

p o w e r s u p p l i e s o f s o m e s e r v e r s c a n d r a w u p t o 4 0 W w h e n

t h e m a c h i n e i s t u r n e d o . T h u s m a n a g e m e n t o f p o w e r a t

o u t l e t l e v e l c a n a l s o b r i n g e n e r g y s a v i n g s .

E v e n t h e s m a l l e s t p o w e r c o n s u m p t i o n r e d u c t i o n , a c h i e v e d

u s i n g t h e t e c h n i q u e s a l r e a d y a v a i l a b l e i n m o d e r n c o m p u t e r

h a r d w a r e a n d s o f t w a r e , c a n c a u s e e n o r m o u s n e t - s a v i n g s o n

c o m p a n y o c e o r c l u s t e r s c a l e s . H o w e v e r , i n t r o d u c i n g a

p o w e r s a v i n g p o l i c y o n a l a r g e r s c a l e r e q u i r e s a s o p h i s t i c a t e d

d i s t r i b u t e d s y s t e m f o r p o w e r m a n a g e m e n t , c o n t r o l a n d d e -

t a i l e d m e t e r i n g . S u c h a s y s t e m s h o u l d b e e a s y t o d e p l o y ,

r e g a r d l e s s o f n e t w o r k s e c u r i t y p o l i c i e s , a n d b e a b l e t o o p e r -

a t e i n a m u l t i - v e n d o r e n v i r o n m e n t .

I n t h i s p o s t e r , w e p r e s e n t a n e a s i l y e x t e n s i b l e , e x i b l e a n d

s t a n d a r d s - b a s e d d i s t r i b u t e d m o n i t o r i n g a n d c o n t r o l s y s t e m

f o r e n e r g y c o n s u m p t i o n m a n a g e m e n t . T h e m a i n p u r p o s e

o f i t s c r e a t i o n w a s t o c o m b i n e v a r i o u s p o w e r m a n a g e m e n t

r e l a t e d t o o l s , s o l u t i o n s a n d m o n i t o r i n g e q u i p m e n t u s i n g a

s t a n d a r d i z e d , e a s y - t o - d e p l o y n e t w o r k p r o t o c o l .

O u r s y s t e m p r o v i d e s i n f o r m a t i o n a b o u t a v a i l a b l e c o m p u t -

i n g r e s o u r c e s f o r e a c h m a n a g e d m a c h i n e a n d e x p o s e s p o w e r

m a n a g e m e n t c a p a b i l i t i e s a v a i l a b l e i n m a j o r o p e r a t i n g s y s -

t e m s . I t a l s o o e r s m e a n s o f b r i n g i n g u p m a c h i n e s a f t e r t h e y

a r e p o w e r e d o , h i b e r n a t e d o r s u s p e n d e d i n o r d e r t o r e d u c e

i d l i n g t i m e s . M o r e o v e r , c o n t r o l a n d m e a s u r e m e n t o f p o w e r

p r o v i d e d t o t h e m a c h i n e s a t o u t l e t l e v e l i s a l s o p o s s i b l e . A l l

t h e s e c a p a b i l i t i e s a r e e x p o s e d u s i n g a u n i e d i n t e r f a c e , m a k -

i n g o u r s o l u t i o n s u i t a b l e e i t h e r f o r a d m i n i s t r a t i v e u s e o r a s

a p o w e r m a n a g e m e n t t o o l f o r o t h e r m e c h a n i s m s , e . g . b a t c h

s c h e d u l e r s .

A n i m p o r t a n t f e a t u r e o f t h e S M O A D e v i c e s p l a t f o r m i s t h a t

i t i s d e s i g n e d t o c o p e w i t h n e t w o r k r e s t r i c t i o n s . I t i s s u i t -

a b l e f o r d e p l o y m e n t e v e n i n h e a v i l y - r e w a l l e d e n v i r o n m e n t s ,

t h a n k s t o a n o v e l u s e o f t h e X M P P p r o t o c o l .

2. ARCHITECTURE

T h e S M O A D e v i c e s a r c h i t e c t u r e i n t e g r a t e s v a r i o u s t o o l s a n d

s o l u t i o n s a c r o s s d i e r e n t l e v e l s r a n g i n g f r o m i n t e g r a t e d m e a -

s u r i n g d e v i c e s t o O S p o w e r m a n a g e m e n t p o l i c i e s . E a c h o f

t h e m i s r e p r e s e n t e d i n t h e S M O A D e v i c e s p l a t f o r m a s a s e p -

a r a t e N o d e h a v i n g i t s o w n J I D ( J a b b e r I D ) i n t h e X M P P

n e t w o r k . E v e r y N o d e p l a y s o n e o f t h r e e r o l e s : D e v i c e ( m a -

c h i n e ) n o d e , W a k e r n o d e o r M e t e r n o d e . T h e r o l e p l a y e d

b y t h e N o d e i s d e t e r m i n e d b y t h e h a n d l e r s , s o f t w a r e p l u g i n s

d e s c r i b e d s h o r t l y i n s e c t i o n 3 , t h a t a r e e n a b l e d .

T h e D e v i c e n o d e i s r e s p o n s i b l e f o r i n t e r a c t i n g w i t h t h e m a -

c h i n e ' s o p e r a t i n g s y s t e m . I t p r o v i d e s o u r p l a t f o r m w i t h t h e

p o w e r m a n a g e m e n t c a p a b i l i t i e s a l r e a d y a v a i l a b l e o n t h e m a -

c h i n e s . T h e D e v i c e n o d e a l l o w s f o r C P U f r e q u e n c y s c a l i n g ,

p o w e r m a n a g e m e n t p r o l e s c o n g u r a t i o n , s y s t e m t e m p e r a -

t u r e m o n i t o r i n g , p r o c e s s r e s o u r c e u t i l i z a t i o n a n d p r o v i d i n g

m e a n s f o r s a f e s h u t d o w n / s u s p e n d o f t h e m a c h i n e ' s o p e r a t i n g

s y s t e m .

T h e W a k e r n o d e i s r e s p o n s i b l e f o r b r i n g i n g u p m a c h i n e s

a f t e r t h e i r s h u t d o w n b y t h e m e a n s o f W a k e - o n - L A N , I P M I

8/2/2019 020_A SMOA Devices Distributed Power Management Utility for Green IT Infrastructure

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o r o t h e r v e n d o r - s u p p l i e d m e a n s . T h e n e t w o r k l o c a t i o n o f t h e

W a k e r n o d e i s c r u c i a l . I n c a s e o f W a k e - o n - L A N ( W o L ) t h e

W a k e r n e e d s t o b e p l a c e d i n t h e s a m e n e t w o r k s e g m e n t a s

t h e t a r g e t m a c h i n e s , s i n c e t h e W o L m a g i c p a c k e t i s d e l i v e r e d

b y n e t w o r k b r o a d c a s t . W h e n I P M I i s u s e d , t h e W a k e r w o u l d

n e e d t o b e p l a c e d o n a m a c h i n e b o r d e r i n g n o r m a l a n d h i g h -

s e c u r i t y m a n a g e m e n t n e t w o r k s .

M e t e r n o d e s a r e i n t e r f a c e s b e t w e e n t h e S M O A D e v i c e s p l a t -

f o r m a n d t h e p o w e r m e a s u r e m e n t / c o n t r o l h a r d w a r e . T h e

t y p e o f h a r d w a r e i s i r r e l e v a n t , i t c o u l d b e s o m e e m b e d -

d e d m e a s u r i n g d e v i c e s , m a n a g e a b l e p o w e r d i s t r i b u t i o n u n i t s

( P D U ) o r i n t e l l i g e n t s e r v e r c a s e s . T h e r e s p o n s i b i l i t y o f t h e

M e t e r i s t o p r o v i d e a u n i e d m a p p i n g o f n o d e J I D s t o m e a -

s u r e m e n t i n f o r m a t i o n a n d o u t l e t c o n t r o l f u n c t i o n s .

T h e S M O A D e v i c e s S e r v i c e i s t h e c e n t r a l p o i n t o f t h e a r -

c h i t e c t u r e i n t e g r a t i n g c a p a b i l i t i e s p r o v i d e d b y t h e D e v i c e ,

W a k e r a n d M e t e r n o d e s , s o t h a t t h e m a n a g e m e n t f u n c t i o n -

a l i t y a n d i n f o r m a t i o n a b o u t a p h y s i c a l m a c h i n e a r e p r o v i d e d

i n a c o h e r e n t w a y , r e g a r d l e s s o f t h e i r s o u r c e . O f c o u r s e m u l -

t i p l e S e r v i c e s c a n b e u s e d t o m a n a g e a p o o l o f N o d e s i n

o r d e r t o i n c r e a s e r e d u n d a n c y a n d s c a l a b i l i t y .

3. SOFTWARE FLEXIBILITY AND INTER-

OPERABILITY

T h e s o f t w a r e c o m p o n e n t s o f t h e S M O A D e v i c e s a r c h i t e c -

t u r e n e e d t o b e h i g h l y p o r t a b l e a n d e a s y - t o - e x t e n d , t h u s

P y t h o n w a s c h o s e n a s t h e l a n g u a g e o f i m p l e m e n t a t i o n . T h e

N o d e c o d e i s a v a i l a b l e f o r a l l m a j o r p l a t f o r m s ( W i n d o w s ,

L i n u x a n d M a c O S X ) , p r o v i d i n g t h e s a m e c o r e f u n c t i o n a l -

i t y r e g a r d l e s s o f t h e O S i n v o l v e d . A l l c o m p o n e n t s a r e h i g h l y

m o d u l a r w i t h e a c h f e a t u r i n g t h e c o n c e p t o f a h a n d l e r . E a c h

h a n d l e r p r o v i d e s s o m e d e d i c a t e d f u n c t i o n a l i t y , e . g . s u p p l y -

i n g i n f o r m a t i o n a b o u t C P U l o a d o r s e n d i n g W a k e - o n - L A N

r e q u e s t s . H a n d l e r s c a n b e e a s i l y a d d e d o r s w a p p e d - o u t t o

a d a p t t h e p l a t f o r m t o s p e c i c s c e n a r i o s . F o r e x a m p l e , i n

s e r v e r e n v i r o n m e n t o n e m i g h t w a n t t o w r i t e a h a n d l e r t o

p r o v i d e W a k e r a n d M e t e r c a p a b i l i t i e s u s i n g v e n d o r - s u p p l i e d

s o l u t i o n s , s u c h a s I B M B l a d e C e n t e r A d v a n c e d M a n a g e m e n t

M o d u l e .

T h e p l a t f o r m ' s s o f t w a r e a l s o f e a t u r e s a s i m p l e n o t i c a t i o n

m e c h a n i s m s i m i l a r t o a p u s h - p u l l m o d e l , a l l o w i n g s o f t w a r e

c o m p o n e n t s o r u s e r s t o s u b s c r i b e t o v a r i o u s i n f o r m a t i o n

s o u r c e s . T h e i n f o r m a t i o n i n t h e s e s o u r c e s c a n b e p r o v i d e d

e i t h e r p e r i o d i c a l l y ( e . g . p o w e r c o n s u m p t i o n s t a t i s t i c s ) o r i n

a n e v e n t - b a s e d m a n n e r ( e . g . a l a r m s ) . I n b o t h c a s e s , X M P P

p r o v i d e s t h e p e r f e c t p r o t o c o l f o r s u c h u s e s .

F o r e n d - u s e r i n t e r a c t i o n S M O A D e v i c e s p a c k a g e s c o n t a i n

a d e d i c a t e d p l u g i n f o r a w i d e l y p o p u l a r I M c l i e n t P i d g i n .

T h e a i m o f t h e p l u g i n i s t o b l u r t h e g a p b e t w e e n m a n a g e -

m e n t t o o l s a n d e n d - u s e r a p p l i c a t i o n s , t h u s a l l m a n a g e d m a -

c h i n e s a r e v i s i b l e a s \ b u d d i e s " o n t h e c o n t a c t l i s t . S i n c e e a c h

m a c h i n e h a s a d e d i c a t e d J I D , i t s \ o n - l i n e " s t a t e r e p r e s e n t s

i t s p o w e r s t a t e . T h e c o n t a c t ' s s t a t u s m e s s a g e c o n t a i n s t h e

h o s t n a m e f o r e a s i e r i d e n t i c a t i o n . T h e p l u g i n a l s o a l l o w s

t h e u s e r t o c h a n g e t h e p o w e r s t a t e o f t h e m a c h i n e s v i a r i g h t -

c l i c k m e n u i t e m s . T h e f u n c t i o n a l i t y o f t h e p l u g i n b r i n g s t h e

m a n a g e m e n t f u n c t i o n a l i t y c l o s e r t o t h e d e s k t o p .

4. APPLICATION SCENARIOS

W h i l e t h e r e i s a s i g n i c a n t e o r t t o r e d u c e t h e p o w e r c o n -

s u m p t i o n o f i n d i v i d u a l c o m p o n e n t s o f c o m p u t e r s y s t e m s ,

t h e m o s t s a v i n g s c a n b e a c h i e v e d b y p o w e r i n g o c o m p u t -

e r s a l t o g e t h e r . A s f a r a s e c o n o m y i s c o n c e r n e d , a n i d l i n g

c o m p u t e r c o n s u m e s q u i t e a l o t o f p o w e r w i t h o u t p r o d u c i n g

m u c h v a l u e . E v e n c o m p u t e r s ( o r o t h e r a p p l i a n c e s ) t h a t a r e

t u r n e d o , b u t s t i l l c o n n e c t e d t o u t i l i t i e s , d r a w a c e r t a i n

a m o u n t o f p o w e r t h a t m a y b e s i g n i c a n t i n d e p l o y m e n t s o f

a l a r g e r s c a l e . S M O A D e v i c e s c a n b e u s e d i n d i e r e n t e n v i -

r o n m e n t s a n d s c e n a r i o s t o c o u n t e r t h e s e p r o b l e m s . P o s s i b l e

a p p l i c a t i o n s c e n a r i o s , b o t h i n H P C a n d o c e e n v i r o n m e n t s ,

a r e l i s t e d i n t h e p o s t e r .

5. CONCLUSION

S M O A D e v i c e s p l a t f o r m f a c e s t h e c h a l l e n g e o f i n t e g r a t i n g

m e t h o d s a n d t o o l s a v a i l a b l e o n d i e r e n t a b s t r a c t i o n l e v e l s

r a n g i n g f r o m p o w e r o u t l e t c o n t r o l , t h r o u g h o p e r a t i n g s y s t e m

c a l l s , t o n e t w o r k e d r e m o t e w a k e - u p . T h i s k i n d o f v e r t i c a l i n -

t e g r a t i o n , c o m b i n e d w i t h e a s i l y - d e p l o y a b l e c o m m u n i c a t i o n

p r o t o c o l , a s y n c h r o n o u s n o t i c a t i o n s a n d w i d e - r a n g i n g m o n -

i t o r i n g a n d c o n t r o l c a p a b i l i t i e s , m a k e S M O A D e v i c e s a w e l l -

s u i t e d s o l u t i o n f o r m a n y a p p l i c a t i o n s c e n a r i o s i n t h e u p -

c o m i n g y e a r s o f i n c r e a s e d e n v i r o n m e n t a l a w a r e n e s s a n d t h e

g r e e n c o m p u t i n g r e v o l u t i o n .