Green IT : comment Linux peut faire baisser la consommation des serveurs

La consommation énergétique des datacenters modernes constitue un enjeu majeur, car elle entraîne une augmentation constante des coûts et de l’impact environnemental. Les fournisseurs de datacenters cherchent des moyens de proposer à leurs clients des alternatives économes en énergie, et l’une des dernières versions du noyau Linux s’avère prometteuse.

De nombreux administrateurs de datacenters se tournent vers le noyau Linux 6.13 pour répondre aux préoccupations liées à la consommation d’énergie des équipements du datacenter. Cette mise à jour, publiée début 2025, introduit en effet l’adaptive polling (sondage adaptatif), soit une simple modification de 30 lignes qui apporte de nouveaux paramètres que l’on peut ajuster afin d’optimiser la consommation d’énergie et les performances réseau.

Le noyau Linux 6.13 a apporté des améliorations significatives aux initiatives Green IT, où de petits changements peuvent avoir un impact considérable. Et, ce, sans nécessiter ici de matériel ou de logiciel spécialisé.

Cet article explore l’introduction de l’adaptive polling dans le noyau Linux 6.13 et explique comment cette fonctionnalité réduit la consommation d’énergie dans les datacenters. La seconde partie de l’article explique comment déployer et régler le noyau Linux 6.13 au sein de plusieurs distributions.

Le rôle de Linux dans les datacenters

Linux est un élément essentiel des déploiements dans les datacenters. La plupart des serveurs web fonctionnent sous une variante de Linux. La sécurité relative de Linux, ses coûts d’exploitation réduits et son contrôle granulaire en font une solution attrayante pour les charges de travail critiques sur site et dans le cloud. Ses fonctionnalités d’administration contribuent à garantir la conformité, y compris la souveraineté des données.

Avec des déploiements d’une telle ampleur, même des ajustements mineurs de la consommation d’énergie sur les équipements Linux peuvent avoir un impact significatif.

Le noyau Linux 6.13 offre des améliorations en matière de consommation d’énergie en modifiant la manière dont le processeur réagit au trafic réseau. Alors que les anciens noyaux provoquaient le réveil du processeur à chaque arrivée d’un paquet, la nouvelle approche hybride modifie le comportement du processeur en fonction du trafic réseau. Le processeur reste actif pendant les périodes de trafic intense et gère en continu le trafic réseau. Pendant les périodes de faible trafic, il revient au modèle traditionnel basé sur les interruptions.

Les développeurs du noyau Linux ont intégré cette fonctionnalité en ne modifiant qu’une trentaine de lignes de code.

Comment l’adaptive polling réduit la consommation d’énergie

Une activité constante du processeur consomme beaucoup d’énergie, en particulier dans les environnements à fort trafic réseau tels que les datacenters. Les noyaux Linux précédents reposaient sur un modèle piloté par interruptions. Chaque paquet réseau entrant interrompait le processeur, qui le traitait alors immédiatement.

Le noyau 6.13 introduit un mécanisme de sondage adaptatif dans la pile réseau du noyau. Cette mise à jour permet au noyau de basculer entre les modes « piloté par interruptions » et « piloté par sondage » en fonction des niveaux de trafic réseau.

• Mode « piloté par interruptions » (Interrupt mode). Le mode traditionnel du noyau est idéal pour les scénarios à faible trafic. Il interrompt le processeur (CPU) uniquement lorsque cela est nécessaire, ce qui réduit la consommation d’énergie.
• Mode par « piloté par sondage » (Polling mode). Idéal pour les scénarios à trafic intense. Il permet au processeur de traiter les données réseau en continu, pour des performances améliorées avec moins de réveils.

Le sondage adaptatif inclut un nouveau paramètre de configuration, irq_suspend_timeout. Ce paramètre est configuré automatiquement dans le noyau 6.13. La plupart des administrateurs n'auront pas besoin de le modifier pour constater les avantages en termes de consommation d'énergie.

En effet, les administrateurs devraient bénéficier de deux avantages majeurs : une réduction de la consommation d'énergie et une amélioration des performances réseau.

• Réduction de la consommation d’énergie : jusqu’à 30 % de consommation d’énergie en moins, en particulier dans les environnements à fort trafic réseau.
• Performances réseau : amélioration pouvant atteindre 45 % du débit réseau grâce à une pile réseau plus efficace pendant les périodes de trafic intense.

Ces chiffres deviennent particulièrement convaincants lorsqu’on considère le nombre de serveurs Linux déployés dans les datacenters modernes.

Inconvénients potentiels de l’adaptive polling

Le sondage adaptatif n'est pas toujours synonyme d'améliorations. Son objectif est d'équilibrer l'utilisation du processeur et l'efficacité du réseau. Il existe toutefois certaines situations où elle peut s'avérer préjudiciable, notamment si le paramètre irq_suspend_timeout est mal configuré.

Les impacts négatifs peuvent inclure :

• Une augmentation de l'utilisation du processeur pendant l'interrogation, entraînant une consommation d'énergie plus élevée.
• Une efficacité réduite pendant les périodes de faible trafic réseau.
• Une baisse des performances dans certaines charges de travail spécialisées.

Comme pour toute modification importante du noyau, les administrateurs responsables d’environnements de calcul haute performance doivent tester cette fonctionnalité de manière approfondie avant de la déployer en production. Une baisse des performances ou une augmentation de la consommation d’énergie indique probablement un paramètre mal configuré.

Comment déployer le noyau Linux 6.13

La mise à niveau vers le noyau Linux 6.13 ou une version plus récente est simple, bien que la procédure varie en fonction de la distribution.

Affichez les informations relatives au noyau actuel en tapant :

uname -r

Si le noyau est disponible dans le dépôt de logiciels de votre distribution, utilisez un gestionnaire de paquets standard. Consultez la documentation de votre distribution pour obtenir des instructions détaillées.

Pour les systèmes basés sur Debian, tels qu'Ubuntu et Linux Mint, tapez :

sudo apt update

sudo apt upgrade

reboot

Pour les distributions basées sur Red Hat, telles que Red Hat Enterprise Linux, Fedora, Rocky Linux ou AlmaLinux, tapez :

sudo dnf update

sudo dnf update kernel

reboot

Vérifiez la version du noyau à l'aide de la commande uname -r. Pour connaître les étapes ou configurations supplémentaires, consultez le site web de la distribution que vous avez choisie.

Optimisation des performances

La valeur irq_suspend_timeout détermine le temps d'attente du noyau, en nanosecondes, avant de réactiver les interruptions après le passage du mode d'interrogation au mode piloté par interruptions. Réfléchissez bien avant de modifier cette valeur. La valeur par défaut a été définie par les développeurs du noyau ; elle devrait donc convenir à la plupart des utilisations. Vous pouvez effectuer un réglage avancé des performances à l’emplacement /sys/class/net/<interface>/irq_suspend_timeout.

Testez soigneusement les configurations avant de les appliquer à des équipements de production. Vérifiez l’absence de problèmes avec les applications sensibles à la latence, le temps CPU et la consommation d’énergie. N’oubliez pas que les avantages et les risques liés à toute modification du noyau seront amplifiés dans un environnement de datacenter.

Cet article est initialement paru en anglais sur SearchDatacenter.