Stromspar-Server im Eigenbau

Vorwort

Ein guter Server soll Dienste rund um die Uhr zur Verfügung stellen. Gerade deshalb sollte er natürlich auch wenig Strom verbrauchen um kostengünstig arbeiten zu können. Da es sich bei diesem Artikel um einen Homeserver handelt, habe ich versucht ein günstiges System zu erstellen, das wenig verbraucht, relativ günstig in der Anschaffung ist und sich leicht an andere Hardware anpassen lässt. In den nächsten Zeilen kannst du nun mehr zu meiner Konstruktion bzw. deren Planung erfahren und natürlich werde ich am Ende das System testen. Grundsätzlich sollte es mit diesem Artikel auch möglich sein, seinen eigenen Homeserver zu erstellen. Über Kommentare würde ich mich sehr freuen.

Komponenten

Mein System soll im 24/7 Betrieb einen Web- und Fileserver anbieten. Gelegentlich soll der PC auch als Desktop-System zum Surfen etc. genutzt werden. Als Betriebssystem habe ich somit Windows Vista Business 64 Bit eingesetzt. Für diese Anforderungen haben sich in späteren Tests folgende Komponenten sehr gut bewährt, obwohl die allgemeine Meinung von Vista und dessen Hardwarehunger ja eher bescheiden ist. Durch ein paar Anpassungen kann man aber auch mit Vista effizient arbeiten(siehe auch Punkt "Software").

AMD Sempron 64 LE-1200, 2.10GHz, boxed (SDH1200DPBOX/SDH1200DEBOX)
ASRock N61P-S, GeForce 6150 SE
2x Kingston ValueRAM DIMM 1GB PC2-6400U CL6 (DDR2-800) (KVR800D2N6/1G)
Samsung SpinPoint S166 160GB, SATA II, 3.5"
picoPSU-90 DC/DC (90 Watt) + AC Netzadapter (12V, 84W)
MS-Tech LC-85 schwarz

Bei der CPU kann natürlich auch eine stärkere/schwächere Variante gewählt werden bzw. bei sehr hohen Anforderungen auch eine Doppelkern CPU mit 35 oder 45 Watt TDP(z.B Athlon x2 4450e Boxed). Der Vorteil bei diesen CPUs ist, dass sich diese dynamisch auf bis zu 800 Mhz bzw. 1000 Mhz bei 0,8 Volt takten lassen und so sehr sparsam im Idle sein können.

Das AsRock N61P-S habe ich ausgewählt, da es zu einem sehr günstigen Preis lieferbar war, ein schönes microATX Layout besitzt, einen soliden nforce 430 Chipsatz hat und ich bei allen bisherigen AsRock AM2 Boards absolut keine Probleme hatte. Des Weiteren ist das Board sogar AM3 ready, bietet sehr viele Bios Optionen und die Biosentwicklung ist stets in Arbeit.

Ich hatte anfangs eigentlich Qimonda 667er Speicher bestellt, da dieser der günstigste und auch bei meinem Shop lieferbar war. Ich habe dann jedoch den Kingston im Small Form Factor bekommen. Dieser ist sogar 800er RAM und ist natürlich auch mit 1,8V spezifiziert. Also habe ich diesen natürlich behalten.

Die Festplatte muss natürlich an die eigenen Anforderungen angepasst werden. Sehr gut wäre eine SSD, die schnell ist und wenig Strom verbraucht. Diese sind allerdings noch relativ teuer in der Anschaffung.
Pflicht bei einem Stromspar-System ist natürlich ein hocheffizientes Netzteil. Deshalb fiel die Wahl auf eine PicoPSU 90 Watt + Netzteil. Vorteil dieser Kombination ist nicht nur die hohe Effizienz, sondern auch die geringe Größe und Wärmeabgabe.
Das Gehäuse habe ich beim lokalen Händler für 25€ gekauft. Es ist zwar ein microATX Gehäuse und hat hinten keinen Einschub für ein normales ATX Netzteil, es kann jedoch ein solches unten im Gehäuse befestigt werden und es passt damit auch ein normales ATX Board. Es ist natürlich nicht grundsolide, reicht für einen Server aber absolut aus.

Installation

Die Installation gestaltete sich fast problemlos. Der Boxed Kühler hatte natürlich schon WLP aufgetragen und konnte einfach auf das Board gesetzt werden. Auch die Gehäuseanschlüsse sind schnell auf das Board gesteckt. Einzig allein für das Netzteil habe ich ein kleines Loch in die Gehäusewand gebohrt, um dort den Anschlussstecker der PicoPSU zu befestigen.

Des Weiteren habe ich den Gehäuselüfter durch diesen "Trick"auf 5 Volt gesetzt, wodurch er eigentlich nicht mehr hörbar ist.

Software

Zu Testzwecken habe ich zunächst einmal die Betriebsysteme Windows XP Professional und Ubuntu 8.04 mit Long Term Support installiert. Diese konnten ohne Probleme installiert werden und die Treiber waren auch alle schnell eingerichtet. Der Verbrauch lag in diesem Betrieb ohne stromspar Mechanismen maximal bei 58 Watt. Für den reinen Servereinsatz würde ich für Anfänger definitiv Ubuntu empfehlen. In meinem Fall habe ich jedoch Windows Vista Business 64 Bit genommen, da ja auch ein Desktopeinsatz vorgesehen ist. Bei mir wurden allerdings der Index-Suchdienst, Systemsicherung und Sidebar ausgeschaltet. Mit diesen Anpassungen kann man wunderbar mit Vista arbeiten.

Stromspar Mechanismen aktivieren

Hierbei muss man zwischen Microsofts Desktop Systemen und Linux differenzieren.
Windows: Zunächst muss im Bios Cool n Quiet ausgeschaltet werden, da ein eigenes Profil mittels CrystalCPUID angelegt wird. Bei Crystal CPUID liefen/laufen folgende Werte 24h primestable: 0,8Ghz@0,8V ; 1,6Ghz@0,9V ; 2,1Ghz@1V.
Ein weiteres nützliches Programm ist Speedfan. Hiermit ist es möglich den Lüfter in Abhängigkeit der CPU Temperatur zu regeln. Damit hört man nur noch ein leichtes Festplattengeräusch und auch der Stromverbrauch sinkt natürlich minimal.

Linux: Natürlich hängt die Vorgehensweise von der verwendeten Distribution ab. Die Anleitung funktioniert aber in jedem Fall mit Ubuntu 8.04 LTS. Als erstes muss Cool n Quiet im Bios aktiviert werden. Auf dieser Seite muss dann das Modul unter "AMD specific patches" installiert werden. Die Installation ist dort in einer readme gut beschrieben und ist auch schnell vollendet. Auch die Spannungs- und Taktänderung ist dort sehr einfach beschrieben. Das "Problem" ist allerdings, dass man nur auf voreingestellte Voltzahlen des Prozessors zugreifen kann. Es ist also nicht möglich, den Prozessor auf 0,8 Volt zu betreiben und auch die Taktfrequenz geht leider nicht unter 1Ghz. Somit können eigentlich nur die oberen Frequenzen undervolted werden. Des Weiteren ist die Spannung in der Konfigurationsdatei nicht in Volt angegeben, sondern mit einer VID. Diese kann aber umgerechnet werden(siehe readme Datei).
Natürlich kann auch die CPU-Lüfterdrehzahl temperatur-geregelt werden. Diese Anleitung hat unter Ubuntu 8.04 ohne Probleme funktioniert und konnte sogar noch etwas besser als Speedfan angepasst werden.
Wenn man unter Linux das System wirklich sehr stromsparend betreiben möchte, bleibt derzeit eigentlich nur die Möglichkeit im Bios den Multiplikator auf 4x und die Vcore auf 0,8 zu stellen. Dann arbeitet der Prozessor zwar ständig mit 0,8 Ghz, aber für viele Server sollte diese Leistung schon mehr als ausreichend sein.

Verbrauchswerte

Die hier dargestellten Verbrauchswerte wurden alle mit dem BASETech Messgerät von Conrad erstellt. Hardware-technisch wurden nur die Komponenten unter "Konfiguration" eingesetzt.

Windows Vista Business 64 Bit SP1(CrystalCPUID + Speedfan aktiv):

Zustand	Verbrauch
Idle:	27 Watt
Load(Prime95):	42 Watt

Ubuntu 8.04 LTS 64 Bit(Stromsparmechanimsen aktiv, wenn nichts weiter angegeben):

Zustand	Verbrauch
Idle:	32 Watt
Idle(0,8Ghz@0,8Vcore):	27 Watt
Idle(HD off):	26 Watt
Idle(HD off + 0,8Ghz@0,8Vcore:	20 Watt
Load(Prime95):	41 Watt

Mit den erreichten Werten bin ich sehr zufrieden. Die Werte zeigen aber, dass sich durch eine energieeffiziente Festplatte noch einige Watt sparen lassen. Man könnte auch unter Linux eine RAMDisk erstellen und die Serverprogramme dann in diese einfügen und die Festplatte mittels dem Daemon noflushd in den Energiesparmodus setzen.

Fazit

Für einen Preis von ca. 200€ kann sich das System gut als Stromsparserver behaupten. Eine Einsparmöglichkeit bei der Anschaffung wäre noch ein normales ATX-Netzteil für ca. 40€. Dieses sollte dann allerdings auch mit "80 Plus" gekennzeichnet sein. Der Zusammenbau war einfach und die Softwareinstallation stellte keine Probleme dar. Das zusammengestellte System ist leistungsfähig genug, um mit Microsoft Vista Business 64 Bit zuverlässig und schnell zu arbeiten und die Serverprogramme laufen im Hintergrund ohne Einschränkungen.
Natürlich ist es nun auch interessant, wieviel das System im Jahr an Kosten bei 24/7 Betrieb verursacht. Dies visualisiert folgende Tabelle, in der ein Strompreis von 20ct je kWh einkalkuliert ist:

Verbrauch	kWh im Jahr	Kosten(€) pro Jahr
20 W	175.2	35.04
27 W	237.25	47.45
32 W	281.05	56.21
48 W	419.75	83.95

Dies zeigt, dass sich ein solches System meist schon lohnt, wenn man seinen Webspace bei einem Provider auf seinen eigenen Server umleitet (Voraussetzung: gute Internetanbindung). Trotzdem hat man dann sogar noch Kapazitäten für andere Serverdienste. Als Alternative könnte man natürlich auch ein Intel Atom System aufbauen. Bei meiner Planung hat sich jedoch ergeben, dass ein Atom System in etwa gleich teuer wie ein AMD System ist, der Atom jedoch etwas weniger Leistung in einer ähnlichen Verbrauchsstufe bieten würde. Deshalb die Entscheidung für AMD und AM2, auf dem später z.B. auch eine 45W Quadcore CPU eingsetzt werden kann. Dies wäre beim Intel nicht möglich, da die CPU mit dem Motherboard verbunden ist.
Für mich hat sich das AMD Projekt in jedem Fall gelohnt :)

Interessante Links

1A Forum für Stromsparsysteme
Auswahl der Hardware zu sehr guten Preisen
Stromkostenrechner

Artikel am 15.02.2008 erstellt.