Der bisherige Heimserver, ein Intel NUC Kit NUC5i3RYK mit i3-5010U Prozessor, hat sich im Laufe der Zeit als relativ unausgereift und anfällig für transiente Speicherfehler erwiesen. So konnte weder eine etwas ältere Logitech K400 Funktastatur brauchbar an dem Gerät betrieben werden, noch war es möglich, längere Prozesse, die über Tage hinweg laufen, absturzsicher auszuführen. Auch die Medienwiedergabe im Browser wurde immer wieder durch unbekannte Fehler unter- bzw. abgebrochen. Nach etwas mehr als drei Jahren hat sich nun der M.2-Speicher (SanDisk Z400s) verabschiedet sowie der Lüfter zu kratzen/klappern angefangen. Alles in allem kann man das Gerät wohl als Elektroschrott-by-Design bezeichnen, in den man besser nicht weiter investiert.
Vor diesem Hintergrund war bereits seit längerem eine Ablösung mit einem System basierend auf AMDs neuer Stromspar-CPU Ryzen 5 2400GE geplant. Zielsetzung war dabei die Schaffung eines möglichst stromsparenden Systems auf Basis zuverlässiger und langlebiger Server-Hardware. Zudem sollte es möglich sein, das neue System bei Bedarf mit einer modernen Hochleistungs-GPU aufzurüsten, z.B. zum Crypto-Mining.
Ausgehend von einem etwas in die Jahre gekommenen heise-Vorschlag für ein ähnliches System, dessen Update, sowie zahlreicher eigener Recherchen wurde die im folgenden näher beschriebene Konfiguration erstellt.
Da das System vor allem im Hinblick auf Leerlaufzeiten besonders stromsparend angelegt werden soll, sind insbesondere CPUs mit besonders niedriger Verlustleistung (TDP) interessant. Darüber hinaus sollte die CPU über eine integrierte Grafikeinheit verfügen und ECC-RAM unterstützen.
Da die o.g., diesen Anforderungen entsprechende Ryzen 5 2400GE von AMD noch nicht am Markt verfügbar ist, wurde der Fokus auf CPUs von Intel gelegt. Neben einigen Celerons unterstützen dabei hauptsächlich die CPUs der Xeon-Reihe ECC-RAM. Die aktuell modernsten Xeon-Prozessoren der Kaby-Lake-Familie umfassen jedoch keine Stromsparvarianten mehr. Stattdessen wurden die neuen Prozessoren der Atom C-Serie, insb. C3858 (12 Kerne) und C3958 (16 Kerne) eingeführt, welche ebenfalls sehr niedrige TDPs von 25 bzw. 31 Watt aufweisen. In der vorangegangen Skylake-Familie der Xeon Prozessoren erfüllt insbesondere das Modell E3-1235L V5 mit einer TDP von 25 Watt alle gestellten Anforderungen.
| Prozessor | Xeon E3-1235L V5 | 253,90 € |
| Mainboard | Fujitsu D3417-B2 | 149,13 € |
| Prozessorkühler | Arctic Alpine 12 Passive | 11,90 € |
| Arbeitsspeicher | Samsung DIMM 16GB, DDR4-2400, CL17-17-17, ECC (M391A2K43BB1-CRC) | 190,56 € |
| Festplatte | Intel SSD - bereits vorhanden | - |
| Gehäuse | Fractal Design Define C | 74,99 € |
| Netzteil | be quiet! System Power B9 300W ATX 2.4 (BN206) | 58,23 € |
| Kabel | Sharkoon Sata III | 3,65 € |
| Versand | 15,84 € | |
| Gesamt | 758,20 € |
Die Prozessoren der Atom-Serie werden dabei nur als System-on-Chip (SoC) ausgeliefert, d.h. sie sind bereits fest mit einem Mainboard verlötet. In diesem ist dann – wenn überhaupt – auch ein Grafikprozessor verbaut, da die Atom-Prozessoren selbst nicht über eine integrierte Grafikeinheit verfügen. Der einzige Anbieter von Atom SoCs mit Grafikeinheit scheint derzeit Supermicro (z.B. A2SDi-12C-HLN4F im mini-ITX Format) zu sein. Supermicro verwendet in allen relevanten Modellen eine Aspeed AST2400 BMC Grafikeinheit, deren Linux-Treibersupport allerdings gemäß der Vielzahl an online verfügbaren Problembeschreibungen nur sehr mäßig zu sein scheint. Zudem verfügen die angebotenen SoCs nicht über einen PCIe v3 x16 Slot, welcher für die Aufnahme einer modernen Hochleistungs-GPU wie der Nvidia Geforce Titan V erforderlich wäre.
Im Gegensatz dazu verfügt die bereits etwas ältere Xeon E3-1235L V5 CPU der Skylake-Familie über integrierte Intel HD-Grafik, deren Linux-Treibersupport dank aktiver Unterstützung durch Intel in der Regel sehr gut ist. Zudem handelt es sich beim Xeon E3-1235L V5 nicht um ein SoC, so dass ein beliebiges Mainboard mit Sockel LGA1151 verwendet werden kann. Im Hinblick auf den Stromverbrauch scheint dabei das microATX-Board D3417-B2 von Fujitsu sehr gute Eigenschaften zu besitzen, dessen Vorgängerversion deswegen bereits im heise-Konfigurationsvorschlag verwendet wurde. Das Board verfügt zudem über einen PCIe v3 x16 Slot.
Da das System unter Linux betrieben werden und um eine Hochleistungs-GPU erweiterbar sein soll, wurde die Kombination aus Xeon E3-1235L V5 und D3417-B2 gewählt. Auf Grund der niedrigen TDP des Prozessors von 25 Watt reicht dabei ein passiver Kühler wie der Arctic Alpine 12 Passive aus.
Als ECC-Arbeitsspeicher werden vom Mainboard nur UDIMM-Module mit einer Taktrate von 2133 oder 2400 MHz und maximal 16 GB unterstützt. Insgesamt können so bis zu 64 GB Arbeitsspeicher verbaut werden. Fujitsu stellt eine Liste mit geeigneten Speichermodulen zur Verfügung. Der Prozessor unterstützt nur eine Taktrate von 2133 MHz. Nichtsdestotrotz können 2400 MHz Module verwendet werden, diese werden dann jedoch nur mit einer Taktrate von 2133 MHz betrieben. Beschafft wurde ein Samsung DIMM 16GB, DDR4-2400, CL17-17-17, ECC (M391A2K43BB1-CRC).
Als Gehäuse wurde ein Fractal Design Define C gewählt.
Für das System ist ein 300 Watt-Netzteil völlig ausreichend. Nur wenn man eine absolute Hochleistungs-GPU einstecken will, braucht man mehr. Im Falle einer Geforce Titan V empfiehlt Nvidia beispielsweise ein 600 Watt-Netzteil. Für ein etwas kleineres Modell, z.B. eine Geforce 1050 ti, ist ein 300 Watt Netzteil insbesondere auch unter Berücksichtigung der sonstigen Konfiguration des Servers aber absolut ausreichend. Zu beachten ist bei der Netzteilauswahl, dass ein Rechner zwar immer nur so viel Strom vom Netzteil bezieht, wie er gerade braucht. Sinkt jedoch die Auslastung des Netzteils, so sinkt auch der Wirkungsgrad eines Netzteils dramatisch, d.h. ein 600 Watt-Netzteil benötigt bei gleicher Ausgangsleistung mehr Eingangsenergie als ein entsprechendes 300 Watt-Gerät. Wie stark konkret hängt auch von der Effizienzklasse (80+ Bronze, 80+ Gold, etc.) des jeweiligen Netzteils ab. In diesem Artikel werden diesbezüglich eine Reihe an Netzteilen getestet. Beschafft wurde ein be quiet! System Power B9 300W ATX 2.4 (BN206). Darüber hinaus ist zu beachten, dass das gewählte Mainboard ein Netzteil benötigt, welches Haswell C6/C7 Low-Power States unterstützt.
Als Festplatte wird eine noch im Teilevorrat befindliche Intel SSD verwendet, zusätzlich wird noch ein Sharkoon Sata III-Kabel beschafft.
Der Zusammenbau des Geräts ist weitgehend problemlos. Lediglich die Dokumentation des Frontpanel Connectors des Mainboards ist schwer auffindbar, das sie nicht in der offiziellen Spezifikation des Boards enthalten ist. Der Frontpanel Connector ist aber in dieser Präsentation dokumentiert. Die Gehäuselüfter wurden auf Grund der erwarteten niedrigen Wärmeentwicklung des Gesamtsystems sowie zur Steigerung der Energieeffizienz nicht angeschlossen. Stattdessen wurde die luftdurchlässige Abdeckung der Oberseite des Gehäuses verwendet, wodurch Stauwärme verhindert werden soll.
Ohne Display verbraucht der so konfigurierte Server im Leerlauf 10W. Unter Last steigt der Stromverbrauch auf 22-24 Watt.
>Da das System vor allem im Hinblick auf Leerlaufzeiten besonders stromsparend angelegt werden soll, sind insbesondere CPUs mit besonders niedriger Verlustleistung (TDP) interessant.
Der Leerlaufverbrauch der CPU hängt bei Nutzung der hohen Stromsparzustände (C-States) praktisch gar nicht mehr mit der TDP zusammen.
Ansonsten würde mich die gewählte Distribution sowie die Energiespareinstellungen und erreichten C-States interessieren (-> powertop). Und wie genau schätzt du die Genauigkeit des Meßgeräts ein? Denn eigentlich würde ich bei dem Setup einen Leerlaufverbrauch von etwas unter 10 Watt erwarten.
Ich muss der Ehrlichkeit halber sagen, dass ich mich mit dem Thema C-States aus Zeitgründen nicht im Detail befasst habe. Insofern danke für den Hinweis.
Auf der Kiste läuft Debian 9 (Stretch) ohne besondere Einstellungen. powertop ist (und war auch bei der Verbrauchsmessung) nicht installiert, nicht zuletzt weil das System jetzt erst einmal länger unter Last laufen wird und ich mir daher zunächst den Konfigurationsaufwand gespart habe (und auch Bedenken bzgl. unerwünschten Seiteneffekten einer unpassenden Konfiguration habe).
Das Messgerät habe ich mir von den Stadtwerken ausgeliehen, wie genau es ist, ist schwer zu sagen. Schalte ich beispielsweise den Fernseher ein (das System steht im Wohnzimmer), so fängt der Verbrauch des Rechners im Leerlauf an, zwischen 10 und 11 Watt hin- und her zu schwanken. Insofern hoffe ich, dass die Verbrauchsangabe in etwa passt.