Chia Power – Oszacowanie całkowitego zużycia energii w sieci Chia


787 kW to średni pobór mocy na dzień 23.04.2021 na podstawie obecnej powierzchni netto wynoszącej 522,6 PiB , jak podał Chiastatus.com.

Chia power to roboczy model szacowania zużycia energii w sieci Chia, napisany przez Jonmichael Hands, Senior Strategic Planner w korporacji Intel. Możesz go znaleźć w Keybase jako @Storage_jm.

STRESZCZENIE

To jest łącze do modelu roboczego, który szacuje wzrost powierzchni netto na podstawie bieżących wstępnych szacunków, stopy wzrostu i całkowitej wielkości rynku pamięci masowej dla górnej granicy wzrostu. Zespół Chia dokonał przeglądu bardzo wczesnej wersji w wezwaniu społecznościowym poświęconym rolnictwu i zużyciu energii elektrycznej w Chia

Całkowite zużycie energii w sieci Chia można oszacować, biorąc całkowitą przestrzeń netto (podobną do mocy mieszania w bitcoinie) i modelując zużycie energii przez urządzenia magazynujące (rolnictwo) oraz energię wytworzoną do tworzenia danych (wykreślanie). Jest to podobna metodologia do indeksu zużycia energii elektrycznej Cambridge Bitcoin, gdzie znany jest najbardziej prawdopodobny sprzęt górniczy i szacowany jest koszt energii elektrycznej, a całkowity pobór mocy sieci bitcoin jest szacowany przy użyciu niskiego i wysokiego oszacowania referencyjnego sprzętu do wydobywania. Szacowanie kombinacji popularnych rolników zajmujących się sprzętem referencyjnym używających dysków twardych (HDD) i dysków półprzewodnikowych (SSD) według tego, co jest ekonomiczne dla rolnictwa Chia, będzie zależało od nakładów kapitałowych na sprzęt (CapEx) i wydatków operacyjnych na zasilanie, chłodzenie, sieć i wydajność centrum danych. Efektywność mocy pamięci masowej mierzy się w TB / W, co obejmuje narzut infrastruktury sprzętowej obsługującej urządzenia pamięci masowej, ale największy koszt początkowy w rolnictwie Chia to koszt samych urządzeń pamięci masowej. Sieć Chia również zużywa energię podczas procesu kreślenia,

Zużycie energii w kWh można obliczyć, zakładając szacunkowy odsetek sieci korzystającej ze sprzętu konsumenckiego z wolnymi mocami (z niewykorzystanymi już zasobami), który okazał się być bardzo wydajny ze względu na przejście głównych urządzeń komputerowych na dyski SSD w ciągu ostatniej dekady, a także odsetek zaangażowanych rolników, którzy używają konfiguracji gęstej pamięci masowej ze sprzętem klasy centrum danych.

Gdzie TB / W dla P ave, niskie i wysokie są szacowane z reprezentatywną wydajnością sprzętu rolniczego.

Całkowita moc sieci Chia

Roczne zużycie energii

PARAMETROPISJEDNOSTKAŹRÓDŁO
NetspaceCałkowita wielkość zdolności rolniczej w sieci ChiaEiB (Exbibyte)Podzielona sieć, podzielony eksplorator
Średnia pojemność dysku twardegoDysk twardy o średniej pojemnościTB (terabajty)Źródło: Globalna prognoza firmy IDC dotycząca dysków twardych na lata 2020–2024, grudzień 2020 r
Wykreślanie zużycia energiiŚrednie zużycie energii na stworzenie 1TiB działekkWh / TiB danychSprzęt referencyjny społeczności Chia
Pobór mocy urządzeniaBezczynna moc urządzenia magazynującegoW/TBModelowane według typu urządzenia dla dysków SSD i HDD
E niskiZużycie energii, najbardziej wydajny sprzęt (SSD)kWhFarma na dyskach SSD o niskim poborze mocy, dodatkowa przestrzeń z pamięci masowej klienta
I aveRolnicy o dużej wydajności w głównym nurcie zużycia energiikWhSzacunkowa hiperskala, na przykład wydajność, stworzona do przechowywania danych i rolnictwa
E wysokiNajgorszy przypadek zużycia energii (dysk twardy o niskiej pojemności)kWhSzacunkowo z dyskami twardymi o pojemności 3-4 TB na stacjonarnym komputerze konsumenckim, najniższe zużycie urządzenia
https://chiapower.org/

Całkowity rozmiar rynku pamięci masowej w eksabajtach. Zużycie energii w sieci Chia stanowi niewielką część całkowitego rozmiaru rynku pamięci masowych, a zwiększona wydajność urządzeń rolniczych jeszcze bardziej zmniejszy całkowite zużycie energii na potrzeby pamięci masowych i spowoduje pozytywny wpływ netto na środowisko.

IDC Worldwide Hard Disk Forecast Forecast Update, 2020–2024, grudzień 2020 r., IDC Worldwide Solid State Drive Forecast Update, 2020–2024. 
Grudzień 2020

Pobór mocy urządzenia modelującego – W/TB

Założenie 0 – Zużycie energii użyte do oszacowania mocy na dysk jest bardzo zbliżone do specyfikacji mocy w stanie bezczynności dysku twardego. Hodowla Chia jest bardzo lekka, wymaga bardzo małej ilości dysku i jest dodatkowo ograniczona zgodnie z nowym konsensusem poprzez mechanizm zwany filtrem fabuły. Chociaż ilość przesyłanych danych jest bardzo mała, częstotliwość dostępu do danych zależy od wielkości tworzonych wykresów i liczby działek na dysk (pojemność na dysk), mierzonej wartością K, przy minimalnej wartości K = 32 składającej się z ~ 108 GB (~ 101 GB. Większość rolników używa minimalnej wymaganej wartości K do działania sieci ze względu na łatwość kreślenia, więc prawdopodobieństwo, że pojedynczy wydruk na dysk przejdzie przez filtr jest bardzo wysokie i wymaga częstego dostępu do dysku. jest technicznie możliwe, aby dysk twardy zmniejszył się do zera mocy w stanie bezczynności między gniazdami, opóźnienie wznowienia po wyłączeniu lub uśpieniu dysku twardego wynosi 10 sekund, a dyski twarde zużywają większą moc, aby przyspieszyć (w prądzie szczytowym), osiągając nawet 25 W przez kilka sekundy. Energia zużywana do włączenia zasilania oraz mechaniczne zużycie urządzenia sprawiają, że niepraktyczne jest wyłączanie dysków podczas regularnego użytkowania. Oszczędności energii w innych mechanicznych aspektach dysków twardych, na przykład zarządzanie głowicami i siłownikami, są zależne od urządzenia, podczas gdy stany zasilania łącza podlegają interfejsowi pamięci hosta (zarówno SAS, jak i SATA mają szczegółowe maszyny stanu zasilania, które działają inaczej)

Feeding the Pelican: Using Archival Hard Drives for Cold Storage Racks
KONSUMENT NVMECENTRUM DANYCH NVMECENTRUM DANYCH SATADYSK TWARDY 7200DYSK TWARDY 7200HDD 5400HDD 5400DYSK TWARDY 4 TB 7200DYSK TWARDY 2 TB 7200
Moc bezczynności (W)0.053.51.15.95.93.52.555
Pojemność (TB)430.723.8418168442
W / TB bezczynny0.010.110.290.330.370.440.631.252.50

Zużycie energii przez większość dużych rolników Chia

Większość dysków twardych typu nearline o dużej pojemności jest wykorzystywana przez hiperskalowe centra danych i dużych dostawców usług w chmurze, gdzie ostatecznym celem jest projektowanie w oparciu o najniższy możliwy całkowity koszt posiadania centrum danych. Całkowity koszt posiadania mierzony jest w TCO $ / TBe / szafę / miesiąc, gdzie TCO jest sumą całkowitych nakładów kapitałowych i operacyjnych w postaci sumy efektywnej lub użytecznej pojemności systemu pamięci masowej. Model zasilania Chia wykorzystuje podobny model, przy założeniu, że najbardziej efektywny sposób przechowywania danych jest już powszechnie stosowany. Optymalizacja całkowitego kosztu posiadania pamięci dyskowej obejmuje uzyskanie dysków twardych o największej pojemności, które zapewniają najwyższą efektywność energetyczną pod względem TB / W, a także gęsto upakowanych dysków JBOD (tylko kilka dysków) mierzonych w TB / jednostkę w szafie. Różne architektury ciepłego przechowywania (częściej dostępne) vs chłodnicze (archiwalne, rzadziej używane) różnią się głównie w zależności od stosunku mocy obliczeniowej do pamięci. Hodowla Chia wygląda bardzo podobnie do archiwalnej pamięci masowej HDD w hiperskali, wymagającej minimalnych zasobów obliczeniowych i zasobów sieciowych dla rzeczywistych protokołów harwestera i rolnictwa. Osoby z hiperskalami dużo pisały o swoich systemach pamięci masowej, ponieważ projekty sprzętu JBOD są projektami open source w Open Compute Project.

Model użyty do oszacowania zużycia energii przez dyski i infrastrukturę pomocniczą pochodzi z modelu całkowitego kosztu posiadania pamięci masowej SNIA typu open source model całkowitego kosztu posiadania pamięci masowej typu open source. Replikacja, wymazywanie kodowania i RAID do ochrony danych nie są używane w modelu rolnictwa Chia, ze względu na fakt, że dane wykresu można łatwo odtworzyć w przypadku awarii dysku. Model zakłada również, że większość czasu na dysku jest spędzana na aktywnym biegu jałowym, gdzie silnik się obraca, a dysk może reagować na polecenia w ciągu milisekund. Całkowity pobór mocy w przypadku gęstej pamięci masowej obejmuje serwer pamięci masowej (lub czasami nazywany węzłem głównym), który obsługuje system operacyjny, w którym znajduje się kombajn Chia i / lub rolnik. Całkowite zużycie energii musi obejmować JBOD (które pobór mocy pochodzi głównie z dysków, ale część z wentylatorów, ekspanderów SAS i płyty montażowej) oraz serwerów i infrastruktury pomocniczej, takiej jak routery sieciowe i przełączniki. Należy wziąć pod uwagę wszystko, co znajduje się w szafie przeznaczonej dla hodowli Chia, aby dokładnie modelować wydajność zużycia energii w TB / W. Porównując duże farmy, większość TB / W jest faktycznie zużywana przez same dyski, a nie przez infrastrukturę pomocniczą, więc dysk twardy o średniej pojemności jest jednym z najważniejszych czynników decydujących o średnim TB / W. Zakładamy, że większość dużych rolników doszła do tego samego wniosku, co hiperskalowe centra danych zwiększające TB / jednostkę w szafie i zmniejszające TB / W przez użycie dysku twardego o największej pojemności, nawet przy niewielkim wzroście USD / TB w porównaniu z mniejszą pojemnością. HDD. więc dysk twardy o średniej pojemności jest jednym z najlepszych sterowników ave TB / W. Zakładamy, że większość dużych rolników doszła do tego samego wniosku, co hiperskalowe centra danych zwiększające TB / jednostkę w szafie i zmniejszające TB / W przez użycie dysku twardego o największej pojemności, nawet przy niewielkim wzroście USD / TB w porównaniu z mniejszą pojemnością. HDD. więc dysk twardy o średniej pojemności jest jednym z najlepszych sterowników ave TB / W. Zakładamy, że większość dużych rolników doszła do tego samego wniosku, co hiperskalowe centra danych zwiększające TB / jednostkę w szafie i zmniejszające TB / W przez użycie dysku twardego o największej pojemności, nawet przy niewielkim wzroście USD / TB w porównaniu z mniejszą pojemnością. HDD.

Efektywność energetyczna – centrum danych PUE

Osoby hiperskalujące, takie jak Facebook, osiągnęły światowej klasy PUE 1,08 i włożyły duży wysiłek w zrównoważony rozwój i energię odnawialną. Zakładamy, że większość dużych rolników w ciągu pierwszych kilku lat nie optymalizuje pod kątem maksymalnej wydajności energetycznej, ale podobnie jak w przypadku Bitcoin z czasem efektywność energetyczna będzie dążyć do najbardziej wydajnych rozwiązań w zakresie zużycia energii, taniej energii elektrycznej i efektywności energetycznej. Równanie Pave zakłada hiperskalę podobną do wydajności pamięci masowej, ponieważ w rzeczywistości przechowują one większość danych na świecie i największych rocznych konsumentów dysków HDD i SSD.

Pobór mocy w dolnej granicy

Dyski półprzewodnikowe są niezwykle energooszczędne. Zaprojektowane do użytku w laptopach i urządzeniach mobilnych w celu zapewnienia długiej żywotności baterii, kontrolery NAND i SSD są zaprojektowane tak, aby zapewnić niemal zerowe zużycie energii w stanie bezczynności. Specyfikacja NVM Express (NVMe) dla dysków półprzewodnikowych zawiera różne funkcje oszczędzania energii , z popularnymi konsumenckimi dyskami SSD o mocy od 2 do 4 mW w stanie bezczynności z opóźnieniem wznowienia wynoszącym 5-8 ms . Przy ponad 100 milionach konsumenckich dysków SSD NVMe dostarczonych osobno w 2020 r., W laptopach i komputerach stacjonarnych znajdują się dziesiątki milionów dysków SSD o pojemności 1-2 TB, co według badań przeprowadzonych przez firmę Intel i inne firmy przekracza średnią ilość danych wykorzystywanych w powszechnym użyciu. , produktywność, gry i stacje robocze. Szacunkowa dolna granica dotyczy zużycia energii przez dyski SSD o niskim poborze mocy.

Założenie Obecne ceny dysków SSD są 5-7 razy wyższe niż ceny dysków twardych o zoptymalizowanej pojemności. Zużycie energii w dolnej granicy szacuje jedynie bieżące szacowane niewykorzystane zasoby pojemności od konsumentów, którzy już zakupili urządzenie komputerowe z zainstalowanym dyskiem SSD.

Pobór mocy w kW – dolna granica

Zużycie energii wyższe graniczne

Wyższe ograniczenie zużycia energii wynika z rodzaju nośnika pamięci, który jest najniższym kosztem nabycia. Dyski twarde wykazują również krzywą wanny dla awarii urządzeń, gdy liczba godzin pracy przekracza 5-letnią gwarancję lub nadmierne zapisy na dysku (producenci dysków twardych określają znamionowe obciążenie robocze). Roczny wskaźnik awaryjności tych modeli, które są już w fazie produkcji, został dobrze udokumentowany dzięki raportom takim jak Backblaze HDD Disk Stats . Najbardziej prawdopodobnym kandydatem na tanie dyski twarde na 2021 r. Są urządzenia o pojemności 3 lub 4 TB, które są średnio używane i pod koniec okresu eksploatacji są o 20-30% tańsze niż używane lub odnowione dyski twarde o średniej pojemności 3,5 cala.

Moc do fabuły

Proces kreślenia obejmuje tworzenie danych kryptograficznych, które są przechowywane na urządzeniach rolniczych, a ich utworzenie wymaga zasobów obliczeniowych i tymczasowych pamięci masowych. Wykreślanie to jednorazowe zużycie energii na całą przestrzeń netto, ponieważ dane, które mają być przechowywane na potrzeby rolnictwa, muszą zostać utworzone tylko raz. Więcej szczegółów na temat procesu kreślenia można znaleźć w dokumencie Chia Proof of Space Construction . Społeczność Chia opublikowała informacje o sprzęcie referencyjnymz ilością danych, które różne maszyny mogą dziennie wykreślić, a średni pobór mocy przez systemy można bardzo dokładnie zmierzyć lub oszacować (ponieważ są to typowe platformy konsumenckie lub serwerowe). Użytkownicy rejestrują również ilość danych, które są w stanie wykreślić dziennie na maszynę, co ułatwia oszacowanie zużycia energii przy tworzeniu wykresów Chia, szacowanego w kWh / TiB.

Możliwości dalszych badań

Wzrost pojemności dysków twardych w porównaniu z dyskami SSD QLC Obecnie toczy się wiele debat na temat tego, co czeka na kolejną dekadę urządzeń pamięci masowej. Planuje się, że rynek NAND osiągnie 558EB w 2021 roku (źródło: TrendForce 9 lutego 2021), z około 300EB dysków SSD między centrum danych a aplikacjami konsumenckimi. Przy obecnym spadku średniej ceny sprzedaży dysków SSD w ciągu ostatnich 10 lat, wiele generacji ulepszeń technologii 3D NAND i nowych technologii multimedialnych dla pamięci flash NAND (odpowiednio QLC i PLC, odpowiednio 4 i 5 bitów na komórkę) może przynieść całkowitą zwrotnicę ASP dla Dyski SSD i HDD. Nawet jeśli dyski SSD osiągną 2-3 razy więcej niż ASP, przewidywany całkowity koszt posiadania w prawie każdej aplikacji pamięci masowej będzie faworyzował dyski SSD. Od tego czasu firma Seagate odpowiedziała z konkurencyjną mapą drogową, która przekracza obecny wzrost gęstości dyskowej dysków twardych i wymaga inwestycji w nowe technologie.

„Firma Seagate niedawno opublikowała swój długoterminowy plan technologiczny, w którym ujawnił plany produkcji dysków twardych o pojemności ~ 50 TB do 2026r. i ponad 120 TB dysków twardych po 2030 r. W nadchodzących latach firma Seagate zamierza wykorzystać wykorzystanie zapisu magnetycznego wspomaganego ciepłem (HAMR), przyjąć w dłuższej perspektywie nośniki z wzorcem bitowym (BPM) i rozszerzyć wykorzystanie technologii wielu siłowników (MAT) w dyskach o dużej pojemności. To wszystko mieści się w 3,5-calowej obudowie ”.

Bez względu na to, kto wygra tę wojnę pamięci masowej, całkowita wydajność energetyczna na daną pojemność pamięci zmniejszy się w nadchodzących latach z powodu konkurencyjnego rynku pamięci masowej i dużego wzrostu tworzonych danych. Oba przyniosą korzyści Chia, ponieważ ciężka przyszłość SSD będzie jeszcze bardziej energooszczędna niż obecna. Intel prognozował, że przejście na wszystkie dyski SSD w przyszłości może zmniejszyć emisję dwutlenku węgla o 41 milionów ton, przy przewidywanym crossover TCO dla 15-30% bitów TAM Nearline HDD tylko do 2022 roku.

Zmniejsz moc dysków twardych dzięki optymalizacji oprogramowania układowego. 3,5-calowe dyski twarde Chia Current 5400 obr./min zużywają mniej energii w stanie bezczynności niż dyski 7200 obr./min. 8 TB Seagate 5400RPM HDD zużywa 2.5W (4TB) oraz 3.4W (8 TB) o mocy w stanie spoczynku, podczas gdy konkurencyjne 7200 RPM dyski zużywają 5-6W bezczynności władzy. Prawdopodobnie istnieją optymalizacje w celu nieznacznego zmniejszenia W / TB poprzez zastosowanie modeli o dużej pojemności i uruchamianie ich przy niższej prędkości silnika, co wpływa na wydajność kosztem efektywności energetycznej.

MODEL NAPĘDUPOJEMNOŚĆPRĘDKOŚĆMOC BEZCZYNNOŚCIW/TB
Seagate Barracuda8 TB5400 obr / min3,4 W.0.425
Seagate Exos X1818 TB7200 obr / min5,3 W.0.294

Duże wartości K i spindown. W przypadku dysków twardych o bardzo dużej pojemności i bardzo dużej wartości K prawdopodobieństwo dostępu do dysku podczas filtrowania podbloków na działkę spada wykładniczo. Istnieje kilka możliwości zbadania POC o bardzo dużej wartości K (1-2 na dysk) i obliczenia rozkładu prawdopodobieństwa czasów dostępu do dysku w porównaniu z dopuszczalnymi spadkami obrotów w ciągu roku.


źródło: https://chiapower.org/


Reklamy