Цэнэглэгчтэй нарны серверийн анхны загвар. Зураг:
2018 оны XNUMX-р сард Low-tech сэтгүүлийн сонирхогч . Зорилго нь эрчим хүчний хэрэглээг маш ихээр багасгахад нэг нарны хавтан нь гэрийн серверт хангалттай байх болно. Энэ нь тийм ч амар биш, учир нь сайт 24 цагийн турш ажиллах ёстой. Эцэст нь юу болсныг харцгаая.
Та сервер рүү очиж болно , одоогийн эрчим хүчний хэрэглээ болон зайны цэнэгийн түвшинг шалгана уу. Энэ сайт нь хуудаснаас хамгийн бага тооны хүсэлт, хамгийн бага урсгалд зориулж оновчтой болсон тул Хабраас ирсэн урсгалын өсөлтийг тэсвэрлэх ёстой. Хөгжүүлэгчийн тооцоолсноор нэг зочинд ногдох эрчим хүчний хэрэглээ 0,021 Вт цаг байна.
31 оны 2020-р сарын 42-ний үүр цайхын өмнөхөн 8% батарей үлдсэн байв. Орон нутгийн цагаар 04:XNUMX цагт Барселонад үүр цайх бөгөөд үүний дараа нарны хавтангаас гүйдэл урсах ёстой.
Яагаад?
Арван жилийн өмнөх мэргэжилтнүүд Интернетийн хөгжил нь нийгмийг "материалгүй болгох", бүх нийтийг дижиталжуулах, үүний үр дүнд эрчим хүчний нийт хэрэглээг бууруулахад хувь нэмэр оруулдаг. Тэд буруу байсан. Үнэн хэрэгтээ интернет өөрөө шаардаж байсан , мөн эдгээр хэмжээ нэмэгдсээр байна.
Мэдээллийн технологийн компаниуд эрчим хүчний өөр эх үүсвэрт шилжих санаачилга гаргасан ч энэ нь одоо боломжгүй юм. Бүх дата төвүүд дэлхийн бүх нар, салхины цахилгаан станцуудаас гурав дахин их эрчим хүч зарцуулдаг. Бүр муу нь нарны хавтан, салхин сэнс үйлдвэрлэх, тогтмол солих , тиймээс өнөөдөр чулуужсан түлш (газрын тос, хий, уран) -аас татгалзах нь ердөө л боломжгүй юм. Гэхдээ энэ нөөц удаан үргэлжлэхгүй учраас сэргээгдэх эрчим хүчээр яаж амьдрах вэ гэдгээ бодох нь гарцаагүй. Үүнд компьютерийн дэд бүтцийн үйл ажиллагаа, түүний дотор вэб серверүүд орно.
Бага технологийн сэтгүүл Вэб хуудас хэтэрхий хурдан дүүрдэг. Хуудасны дундаж хэмжээ 2010-2018 он хүртэл өссөн , мөн гар утасны сайтуудын хувьд - 0,15 МБ-аас 1,6 МБ хүртэл, консерватив тооцоолол.
Замын хөдөлгөөний хэмжээ нэмэгдэх (1 мегабайт мэдээлэл дамжуулахад шаардагдах эрчим хүч) нь интернетийн эрчим хүчний хэрэглээг байнга нэмэгдүүлдэг. Илүү хүнд, ачаалал ихтэй сайтууд нь сүлжээний дэд бүтцийн ачааллыг нэмэгдүүлээд зогсохгүй байнга хаяж, шинээр үйлдвэрлэх шаардлагатай компьютер, ухаалаг гар утасны "амьдралын мөчлөг"-ийг богиносгодог. .
Мэдээжийн хэрэг, ажлын ачааллыг амьдралын хэв маяг өөрөө бий болгодог: хүмүүс бараг бүх цагаа интернетэд зарцуулж, янз бүрийн вэб үйлчилгээнд ихээхэн найддаг. Орчин үеийн нийгмийг үүлэн мэдээллийн технологийн дэд бүтэц (нийгмийн сүлжээ, шуурхай мессенжер, шуудан гэх мэт)гүйгээр төсөөлөхөд хэцүү болжээ.
Сервер болон вэбсайтын тохиргоо
В Вэб серверийн техник хангамжийн тохиргоо болон програм хангамжийн стекийг дэлгэрэнгүй тайлбарласан болно.
Нэг самбартай компьютер бага эрчим хүч зарцуулдаг, эрчим хүчний удирдлагын чип зэрэг ашигтай нэмэлт функцуудаар сонгосон . Энэ нь самбар болон батерейгаас одоогийн хүчдэл, гүйдлийн статистик мэдээллийг авах боломжийг танд олгоно. Микро схем нь нарны хавтангаас гүйдэл урсдаг зай болон тогтмол гүйдлийн холбогчийг автоматаар шилжүүлдэг. Тиймээс батерейны дэмжлэгтэйгээр серверийг тасралтгүй эрчим хүчээр хангах боломжтой.
Olimex Olinuxino A20 Шохой 2
Эхлээд 6600 мАч (ойролцоогоор 24 Вт цаг) хүчин чадалтай лити-полимер батерейг батерейгаар сонгосон бөгөөд дараа нь 84,4 Вт цаг хүчин чадалтай хар тугалганы хүчлийн батерейг суурилуулсан.
Үйлдлийн систем нь SD картаас ачаалагддаг. Хэдийгээр үйлдлийн систем нь 1 ГБ-аас ихгүй багтаамжтай бөгөөд статик вэбсайт нь ойролцоогоор 30 МБ хэмжээтэй боловч 10 16 ГБ-аас бага хэмжээтэй карт худалдаж авах нь эдийн засгийн утгагүй юм.
Сервер нь Барселона дахь 100Mbps гэрийн холболт болон стандарт хэрэглэгчийн чиглүүлэгчээр дамжуулан интернетэд холбогддог. Үүнд зориулж статик IP хаяг хадгалагдсан. Бараг хүн бүр ийм сайтыг орон сууцанд байрлуулж болно; портуудыг локал IP руу дамжуулахын тулд галт ханын тохиргоог бага зэрэг өөрчлөх хэрэгтэй.
HTTP портын 80-аас 80 хүртэлх порт SSH-д зориулсан HTTPS-ийн 443-аас 443-р портын 22-оос 22 хүртэлх порт
үйлдлийн систем Debian түгээлт болон цөм дээр суурилсан , энэ нь AllWinner чиптэй нэг самбарт зориулагдсан.
Вэб серверт зориулсан 50 ваттын нарны хавтан, зохиолчийн орон сууцны зочны өрөөг гэрэлтүүлэхэд зориулсан 10 ваттын нарны хавтан
Системийн үүсгэсэн статик сайт (Python дээр сайт үүсгэгч). Статик сайтууд илүү хурдан ачаалагддаг бөгөөд CPU бага зарцуулдаг тул динамикаар үүсгэгдсэн хуудсуудаас илүү эрчим хүчний хэмнэлттэй байдаг. Сэдвийн эх кодыг үзнэ үү. .
Маш чухал зүйл бол зургийг шахах явдал юм, учир нь энэ оновчлолгүйгээр вэб хуудсыг 1 мегабайтаас бага болгох нь бараг боломжгүй юм. Оновчлолын хувьд гэрэл зургуудыг хагас өнгөт зураг болгон хөрвүүлэхээр шийдсэн. Жишээлбэл, өнгөрсөн зуунд цахилгаан дамжуулах самбар дээрх эмэгтэй утасны операторуудын гэрэл зураг энд байна. .
Мөн энд хэмжээтэй оновчтой саарал өнгийн дүрс байна гурван өнгөтэй (хар, цагаан, саарал). Оптик хуурмаг байдлаас болж үзэгчдэд гурваас илүү өнгө байгаа мэт санагддаг.
Хагас өнгөт зургийг зөвхөн хэмжээг оновчтой болгохын тулд (нэлээд эргэлзээтэй шийдвэр) төдийгүй гоо зүйн шалтгаанаар сонгосон. Энэхүү хуучин зураг боловсруулах техник нь тодорхой стилист шинж чанартай байдаг тул сайт нь зарим талаараа өвөрмөц дизайнтай байдаг.
Оновчлолын дараа Low-tech Magazine вэбсайт дээрх 623 зургийн хэмжээ 194,2 МБ-аас 21,3 МБ болж, өөрөөр хэлбэл 89% -иар буурсан байна.
Бүх хуучин нийтлэлүүдийг шинэ нийтлэл бичихэд хялбар болгохын тулд Markdown руу хөрвүүлсэн. . Бүх скрипт, трекер, логог сайтаас устгасан. Үйлчлүүлэгчийн хөтөч дээрх анхдагч фонтыг ашигладаг. "Лого" хэлбэрээр - зүүн талд сумтай том үсгээр сэтгүүлийн нэрийг: LOW←TECH MAGAZINE. Зургийн оронд ердөө 16 байт.
Сул зогссон тохиолдолд "офлайн унших" боломжийг зохион байгуулсан: текст, зургийг RSS тэжээл рүү экспортлодог. HTML-г оруулаад 100% контентын кэшийг идэвхжүүлсэн.
Өөр нэг оновчлол нь nginx-д HTTP2 тохиргоог идэвхжүүлж байгаа бөгөөд энэ нь HTTP/1.1-тэй харьцуулахад урсгалыг бага зэрэг бууруулж, хуудас ачаалах хугацааг багасгадаг. Хүснэгтэд таван өөр хуудасны үр дүнг харьцуулсан болно.
| | FP | БИД | HS | FW | CW | |----------|-------|-------|-------|-------|------ -| | HTTP/1.1 | 1.46с | 1.87с | 1.54с | 1.86с | 1.89 сек | | HTTP2 | 1.30 секунд | 1.49с | 1.54с | 1.79с | 1.55 сек | | Зураг | 9 | 21 | 11 | 19 | 23 | | хадгаламж | 11% | 21% | 0% | 4% | 18% |
Бүрэн nginx тохиргоо:
root@solarserver:/var/log/nginx# cat /etc/nginx/sites-enabled/solar.lowtechmagazine.com
# Expires map
map $sent_http_content_type $expires {
default off;
text/html 7d;
text/css max;
application/javascript max;
~image/ max;
}
server {
listen 80;
server_name solar.lowtechmagazine.com;
location / {
return 301 https://$server_name$request_uri;
}
}
server{
listen 443 ssl http2;
server_name solar.lowtechmagazine.com;
charset UTF-8; #improve page speed by sending the charset with the first response.
location / {
root /var/www/html/;
index index.html;
autoindex off;
}
#Caching (save html pages for 7 days, rest as long as possible, no caching on frontpage)
expires $expires;
location @index {
add_header Last-Modified $date_gmt;
add_header Cache-Control 'no-cache, no-store';
etag off;
expires off;
}
#error_page 404 /404.html;
# redirect server error pages to the static page /50x.html
#error_page 500 502 503 504 /50x.html;
#location = /50x.html {
# root /var/www/;
#}
#Compression
gzip on;
gzip_disable "msie6";
gzip_vary on;
gzip_comp_level 6;
gzip_buffers 16 8k;
gzip_http_version 1.1;
gzip_types text/plain text/css application/json application/javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;
#Caching (save html page for 7 days, rest as long as possible)
expires $expires;
# Logs
access_log /var/log/nginx/solar.lowtechmagazine.com_ssl.access.log;
error_log /var/log/nginx/solar.lowtechmagazine.com_ssl.error.log;
# SSL Settings:
ssl_certificate /etc/letsencrypt/live/solar.lowtechmagazine.com/fullchain.pem;
ssl_certificate_key /etc/letsencrypt/live/solar.lowtechmagazine.com/privkey.pem;
# Improve HTTPS performance with session resumption
ssl_session_cache shared:SSL:10m;
ssl_session_timeout 5m;
# Enable server-side protection against BEAST attacks
ssl_prefer_server_ciphers on;
ssl_ciphers ECDH+AESGCM:ECDH+AES256:ECDH+AES128:DH+3DES:!ADH:!AECDH:!MD5;
# Disable SSLv3
ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;
# Lower the buffer size to increase TTFB
ssl_buffer_size 4k;
# Diffie-Hellman parameter for DHE ciphersuites
# $ sudo openssl dhparam -out /etc/ssl/certs/dhparam.pem 4096
ssl_dhparam /etc/ssl/certs/dhparam.pem;
# Enable HSTS (https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Security/HTTP_Strict_Transport_Security)
add_header Strict-Transport-Security "max-age=63072000; includeSubdomains";
# Enable OCSP stapling (http://blog.mozilla.org/security/2013/07/29/ocsp-stapling-in-firefox)
ssl_stapling on;
ssl_stapling_verify on;
ssl_trusted_certificate /etc/letsencrypt/live/solar.lowtechmagazine.com/fullchain.pem;
resolver 87.98.175.85 193.183.98.66 valid=300s;
resolver_timeout 5s;
}15 сарын ажлын үр дүн
12 оны 2018-р сарын 28-ноос 2019 оны XNUMX-р сарын XNUMX хүртэлх хугацаанд сервер харуулав. . Энэ нь цаг агаарын таагүй байдлаас болж нэг жилийн хугацаанд 399 цаг зогссон гэсэн үг юм.
Гэхдээ сүүлийн хоёр сарыг тооцохгүй бол ажиллах хугацаа 98,2%, зогсолт нь ердөө 152 цаг байсан гэж хөгжүүлэгчид бичжээ. Сүүлийн хоёр сарын хугацаанд програм хангамжийн шинэчлэлтийн улмаас эрчим хүчний хэрэглээ нэмэгдсэн үед ажиллах хугацаа 80% болж буурсан. Орой бүр сайт хэдэн цагийн турш унтардаг байв.
Статистикийн мэдээгээр нэг жилийн хугацаанд (3 оны 2018-р сарын 24-наас 2019 оны 9,53-р сарын 18,10 хүртэл) серверийн цахилгаан эрчим хүчний хэрэглээ 50 кВт.ц байв. Хүчдэл хувиргах, батерейны цэнэггүй байдлаас болж фотоволтайк системд их хэмжээний алдагдал бүртгэгдсэн. Нарны хянагч нь жилийн XNUMX кВт.ц зарцуулалтыг харуулсан бөгөөд энэ нь системийн үр ашиг XNUMX% орчим байна гэсэн үг юм.
Хялбаршуулсан диаграм. Энэ нь 12-5 вольтын хүчдэл хувиргагч, батерейны ампер цагийн тоолуурыг харуулаагүй болно.
Судалгааны хугацаанд 865 өвөрмөц зочин тус сайтад зочилсон байна. Нарны цахилгаан станцын бүх эрчим хүчний алдагдлыг оруулаад нэг зочинд ногдох эрчим хүчний зарцуулалт 000 Вт цаг байв. Ийнхүү үйлдвэрлэсэн нэг киловатт цаг нарны эрчим хүч нь бараг 0,021 өвөрмөц зочдод үйлчлэхэд хангалттай юм.
Туршилтын явцад янз бүрийн хэмжээтэй нарны хавтангуудыг туршиж үзсэн. Янз бүрийн хэмжээтэй нарны зайг ашиглах үед өөр өөр хүчин чадалтай батерейг цэнэглэхэд хэр хугацаа шаардагдах тооцоог хүснэгтэд үзүүлэв.
Бүх эрчим хүчний алдагдлыг оруулаад эхний нэг жилийн хугацаанд вэб серверийн дундаж эрчим хүчний хэрэглээ 1,97 ватт байв. Жилийн хамгийн богино шөнө (8-р сарын 50-ний 21 цаг 17,40 минут) вэб сайт ажиллуулахад 14 ватт-цаг эрчим хүч, хамгийн урт шөнө (49 цаг 21 минут, 29,19-р сарын XNUMX) шаардлагатай бол XNUMX цаг зарцуулдаг болохыг тооцоо харуулж байна. .XNUMX Wh.
Хар тугалганы хүчлийн батерей нь хагас хүчин чадлаас доош цэнэггүй байх ёстой тул өдрийн цагаар хамгийн оновчтой гэрэлтэй (60x2 Вт цаг) хамгийн урт шөнийг тэсвэрлэхийн тулд серверт 29,19 Вт батерей шаардлагатай. Жилийн ихэнх хугацаанд систем нь 86,4 Вт батерей, 50 ваттын нарны зайтай ажиллаж байсан бөгөөд дараа нь дээр дурдсан 95-98% ажиллах боломжтой болсон.
Ажиллах хугацаа 100%
100% ажиллахын тулд зайны багтаамжийг нэмэгдүүлэх шаардлагатай. Нэг өдрийн цаг агаарын маш муу нөхцөлийг нөхөхийн тулд (их хэмжээний эрчим хүч үйлдвэрлэхгүйгээр) 47,28 ватт-цаг (24 цаг × 1,97 ватт) хадгалах шаардлагатай.
1 оны 2019-р сарын 12-ээс 2020 оны 168-р сарын 84 хүртэл системд 100 ваттын батерей суурилуулсан бөгөөд энэ нь XNUMX ватт-цаг практик хадгалах хүчин чадалтай. Энэ нь сайтыг хоёр шөнө, нэг өдөр ажиллуулахад хангалттай сан юм. Энэ тохиргоог жилийн хамгийн харанхуй үед туршсан боловч цаг агаар харьцангуй сайн байсан бөгөөд заасан хугацаанд ажиллах хугацаа XNUMX% байсан.
Гэхдээ хэдэн жилийн турш 100% ажиллах хугацааг баталгаажуулахын тулд та цаг агаарын таагүй байдал хэдэн өдрийн турш үргэлжлэх хамгийн муу хувилбарыг хангах хэрэгтэй болно. Тооцооллоос харахад цахим хуудсаа дөрвөн өдрийн турш эрчим хүч бага үйлдвэрлэх эсвэл огт ашиглахгүй байхын тулд танд 440 ватт/цагийн багтаамжтай хар тугалганы хүчлийн батарей хэрэгтэй болох нь машины батерейны хэмжээтэй тэнцэнэ.
Практикт цаг агаарын таатай нөхцөлд 48 Вт батерей нь 24-р сараас 6-р сар хүртэл серверийг ажиллуулах болно. XNUMX Вт батерей нь серверийг дээд тал нь XNUMX цаг ажиллах бөгөөд энэ нь сар бүр өөр өөр цагт унтрах болно.
Ерөнхийдөө зарим сайтууд шөнийн цагаар ажиллах шаардлагагүй, зочдын тоо хамгийн бага байдаг гэж Low-tech сэтгүүлийн залуус хэлж байна. Жишээлбэл, хэрэв энэ нь бусад цагийн бүсээс ирсэн зочид ирдэггүй, зөвхөн нутгийн оршин суугчид ирдэг бүс нутгийн хотын хэвлэл юм.
Өөрөөр хэлбэл, өөр өөр ачаалалтай, өөр өөр ажиллах хугацаатай сайтуудын хувьд өөр өөр хүчин чадалтай батерей, өөр өөр хэмжээтэй нарны хавтан хэрэгтэй болно.
Зохиогч нь хичнээн хэмжээний эрчим хүч шаардагдахыг тооцоолсон үйлдвэрлэл нарны хавтангууд өөрсдөө (биеэчилсэн эрчим хүч) бөгөөд хэрэв та энэ хэмжээг 10 жилийн хүлээгдэж буй ашиглалтын хугацаанд хуваавал хэр их болох вэ.
Ийм байдлаар хавтангийн үйлдвэрлэл, ашиглалтад зарцуулагдаж буй чулуужсан түлштэй тэнцэх хэмжээг тооцоолох боломжтой. Бага технологитой сэтгүүл ашиглалтын эхний жилд тэдний систем (50 Вт хавтан, 86,4 Вт батерей) ойролцоогоор 9 кг хорт утаа ялгаруулж, эсвэл 3 литр бензин шатаахтай тэнцэхүйц буюу 50 орчим литр бензин шатаасантай тэнцэх хэмжээний хорт утаа ялгаруулдаг болохыг тогтоожээ. жилийн суудлын автомашин км аялал .
Хэрэв сервер нь нарны зайнаас биш, харин ерөнхий эрчим хүчний сүлжээнээс тэжээгддэг бол түүнтэй адилтгах ялгарал нь зургаа дахин бага юм шиг санагддаг: 1,54 кг (Испанийн эрчим хүчний салбар нь өөр эрчим хүч, атомын цахилгаан станцын өндөр хувийг эзэлдэг). Гэхдээ энэ нь бүрэн зөв харьцуулалт биш гэж зохиогч бичжээ, учир нь энэ нь нарны дэд бүтцийн эрчим хүчийг харгалзан үздэг боловч ерөнхий эрчим хүчний сүлжээнд энэ үзүүлэлтийг, өөрөөр хэлбэл түүнийг барих, дэмжих зардлыг тооцдоггүй. .
Цаашдын сайжруулалт
Өнгөрсөн хугацаанд серверийн эрчим хүчний хэрэглээг бууруулсан хэд хэдэн оновчлол хийгдсэн. Жишээлбэл, нэг удаа хөгжүүлэгч нийт 6,63 ТБ трафикийн 11,15 ТБ-ыг хэдхэн минут тутамд контент татсан нэг буруу RSS мэдээллийн хэрэглүүр үүсгэсэн болохыг анзаарсан. Энэ алдааг зассаны дараа серверийн эрчим хүчний хэрэглээ (эрчим хүчний алдагдлыг тооцохгүйгээр) 1,14 Вт-аас ойролцоогоор 0,95 Вт болж буурсан. Олз бага мэт санагдаж болох ч 0,19 Вт-ын зөрүү нь өдөрт 4,56 ватт-цаг гэсэн үг бөгөөд энэ нь серверийн батерейны 2,5 цагаас илүү ажиллах хугацаатай тохирч байна.
Эхний жилд үр ашиг нь ердөө 50% байсан. Зайг цэнэглэх, цэнэглэх (22%), мөн хүчдэлийг 12 В (нарны PV систем) -ээс 5 В (USB) болгон хувиргах үед алдагдал 28% хүртэл байсан. Хөгжүүлэгч нь түүнд тохирохгүй хүчдэлийн хувиргагч (сууриасаа USB-гүй хянагч) байгаа гэдгээ хүлээн зөвшөөрсөн тул та энэ цэгийг оновчтой болгох эсвэл 5V нарны суурилуулалт руу шилжих боломжтой.
Эрчим хүч хадгалах үр ашгийг дээшлүүлэхийн тулд хар тугалга-хүчлийн батерейг илүү үнэтэй лити-ион батерейгаар сольж болох бөгөөд энэ нь цэнэгийн алдагдал багатай (<10%). Одоо загвар зохион бүтээгч авсаархан хувилбарыг авч үзэж байна (CAES) нь хэдэн арван жилийн ашиглалтын хугацаатай бөгөөд энэ нь түүний үйлдвэрлэлд бага хэмжээний нүүрстөрөгчийн ул мөр гэсэн үг юм.
Компакт шахсан агаарын эрчим хүчний аккумлятор,
Нэмэлт салхин сэнс суурилуулахаар төлөвлөж байна (энэ нь байж болно ) мөн хавтангуудыг нар руу эргүүлэх нарны эрчим хүчний хэмжигч суурилуулах. Tracker нь цахилгаан эрчим хүчний үйлдвэрлэлийг 30% -иар нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог.
Системийн үр ашгийг нэмэгдүүлэх өөр нэг арга бол түүнийг өргөжүүлэх явдал юм. Сервер дээр илүү олон вэбсайт үүсгэж, илүү олон сервер ажиллуулаарай. Дараа нь нэг сайтын эрчим хүчний хэрэглээ буурна.
Нарны хостинг компани. Зураг: Диего Мармолехо
Хэрэв та орон сууцныхаа тагтыг бүхэлд нь нарны зайгаар бүрхэж, нарны эрчим хүчээр ажилладаг вэб хостинг компани нээвэл нэг хэрэглэгчдэд ногдох зардал нэг вэб сайтаас хамаагүй бага байх болно: economies of scale.
Ерөнхийдөө энэхүү туршилт нь тодорхой хязгаарлалтыг харгалзан компьютерийн дэд бүтэц сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэрээр ажиллах бүрэн боломжтойг харуулж байна.
Онолын хувьд ийм серверийг дэлхийн бусад хэсэгт толин тусгал хийвэл батерейгүй ч ажиллах боломжтой. Жишээлбэл, Шинэ Зеланд, Чилид толь суурилуулах. Барселонд шөнө болоход нарны хавтан ажиллах болно.
Эх сурвалж: www.habr.com