Principes Fondamentaux du Matériel Serveur

Comprendre le métal sous la virtualisation.

Pourquoi le Matériel est Important

Même pour les Admins Cloud

Comprendre le matériel vous aide à :

Diagnostiquer les goulots d'étranglement de performance
Dimensionner correctement les instances cloud
Comprendre pourquoi les "noisy neighbors" affectent les VMs
Optimiser pour le coût vs performance
Dépanner les déploiements bare-metal

Alimentation & Énergie (PSU)

Redondance (2x PSU)

Les serveurs de production ont des alimentations doubles pour la tolérance aux pannes.

┌─────────────────────────────────────────┐
│              SERVEUR                     │
│  ┌─────────┐           ┌─────────┐      │
│  │  PSU 1  │           │  PSU 2  │      │
│  └────┬────┘           └────┬────┘      │
│       │                     │           │
└───────┼─────────────────────┼───────────┘
        │                     │
        ▼                     ▼
   ┌─────────┐           ┌─────────┐
   │ PDU A   │           │ PDU B   │
   │(Circuit)│           │(Circuit)│
   └─────────┘           └─────────┘

Pourquoi des PSU doubles :

Scénario	PSU Simple	PSU Double
Panne de PSU	Serveur arrêté	Continue de fonctionner
Disjonction du circuit	Serveur arrêté	Continue de fonctionner
Maintenance	Temps d'arrêt requis	Remplacement à chaud possible

Active-Active vs Active-Standby

Active-Active : Les deux PSU partagent la charge (plus efficace)
Active-Standby : Un PSU inactif jusqu'à la panne (plus simple)

Efficacité (Certification 80 Plus)

Les PSU gaspillent de l'énergie sous forme de chaleur. Les classifications d'efficacité indiquent quelle quantité d'énergie atteint les composants.

Certification	Efficacité @ 50% de Charge	Usage Typique
80 Plus	80%	Budget
Bronze	85%	Serveurs d'entrée de gamme
Silver	88%	Serveurs standard
Gold	90%	Enterprise
Platinum	92%	DC haute densité
Titanium	94%	Premium/HPC

Exemple : Serveur 1000W avec PSU Gold - Consomme ~1111W du secteur (90% efficace) - Gaspille 111W en chaleur

À grande échelle (1000 serveurs) : - Bronze : 176kW gaspillés - Titanium : 64kW gaspillés - Économies : 112kW → ~100k$/an

Connecteurs d'Alimentation

Connecteur	Usage	Puissance Typique
24-pin ATX	Carte mère principale	N/A (requis)
8-pin EPS	Alimentation CPU	150-300W par
6-pin PCIe	GPU	75W
8-pin PCIe	GPU	150W
6+2 pin PCIe	GPU (flexible)	75-150W

# Vérifier la consommation électrique sur Linux
cat /sys/class/power_supply/*/power_now  # Portables
ipmitool sensor | grep -i watt           # Serveurs avec IPMI

Stratégies de Refroidissement

Refroidissement par Air

Standard pour la plupart des serveurs. Les ventilateurs poussent l'air à travers les dissipateurs thermiques.

   ENTRÉE (Froid)              ÉCHAPPEMENT (Chaud)
      │                           │
      ▼                           ▼
┌─────────────────────────────────────────┐
│ ████  │ CPU  │ RAM │ RAM │ PSU │  ████  │
│ FANS  │ ▓▓▓  │     │     │     │  FANS  │
│ ████  │ ▓▓▓  │     │     │     │  ████  │
└─────────────────────────────────────────┘
          ──────────────────►
              FLUX D'AIR

Push vs Pull :

Config	Description	Cas d'Usage
Push	Ventilateurs avant le dissipateur	Standard
Pull	Ventilateurs après le dissipateur	Espaces restreints
Push-Pull	Des deux côtés	CPU haute TDP

Refroidissement par Eau/Liquide

Utilisé pour les environnements haute densité et HPC.

Avantages :

Transfert de chaleur 1000x meilleur que l'air
Fonctionnement plus silencieux
Densité plus élevée possible
Peut gérer des CPU de 300W+

Inconvénients :

Coût
Complexité
Risque de fuite
Maintenance

Échelle Datacenter (Allée Chaude/Froide)

       ALLÉE FROIDE            ALLÉE CHAUDE          ALLÉE FROIDE
┌──────────────────┐    ┌──────────────────┐    ┌──────────────────┐
│                  │    │                  │    │                  │
│  ┌────┐  ┌────┐  │    │  ┌────┐  ┌────┐  │    │  ┌────┐  ┌────┐  │
│  │RACK│  │RACK│  │    │  │RACK│  │RACK│  │    │  │RACK│  │RACK│  │
│  │    │  │    │  │    │  │ ◄──┼──┼──► │  │    │  │    │  │    │  │
│  │ ►  │  │ ►  │  │    │  │    │  │    │  │    │  │ ◄  │  │ ◄  │  │
│  └────┘  └────┘  │    │  └────┘  └────┘  │    │  └────┘  └────┘  │
│                  │    │                  │    │                  │
│   ▲ AIR FROID ▲  │    │   ▲ AIR CHAUD ▲  │    │   ▲ AIR FROID ▲  │
└──────────────────┘    └──────────────────┘    └──────────────────┘
        ▲                       │                       ▲
        │                       ▼                       │
        │                 ┌──────────┐                  │
        └─────────────────│   CRAC   │──────────────────┘
                          │  (A/C)   │
                          └──────────┘

Stratégies de confinement :

Confinement d'allée froide (enfermer le froid)
Confinement d'allée chaude (enfermer le chaud, plus courant)
Armoires cheminées

Performance vs Économie

C-States (États de Veille CPU)

Les CPU peuvent entrer dans des états de veille pour économiser l'énergie—mais le réveil ajoute de la latence.

État	Nom	Puissance	Latence de Réveil
C0	Actif	100%	0
C1	Halt	~70%	~1μs
C1E	Enhanced Halt	~60%	~10μs
C3	Sleep	~30%	~50μs
C6	Deep Sleep	~10%	~100-200μs

Charges de Travail Sensibles à la Latence

Les C-States profonds peuvent causer des pics de latence :

Systèmes de trading
Audio/vidéo en temps réel
Serveurs de jeux
Transactions de base de données

ACPI (Advanced Configuration & Power Interface)

Le standard qui permet à Linux de contrôler la gestion d'alimentation du matériel.

# Vérifier la fréquence CPU actuelle
cat /proc/cpuinfo | grep MHz

# Voir les governors disponibles
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_available_governors

# Governor actuel
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor

# Définir le mode performance
echo performance | sudo tee /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_governor

# Vérifier la résidence des C-states
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpuidle/state*/name
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpuidle/state*/time

Governors CPU :

Governor	Comportement	Cas d'Usage
`performance`	Fréquence max toujours	Faible latence, HPC
`powersave`	Fréquence min toujours	Batterie/efficacité
`ondemand`	Échelle avec la charge (rapide)	Usage général
`conservative`	Échelle avec la charge (graduel)	Portables
`schedutil`	Basé sur le planificateur du noyau	Défaut moderne

Optimisation pour la Performance

Désactiver les C-States (BIOS ou Kernel) :

# Paramètre de démarrage du noyau (GRUB)
# Éditer /etc/default/grub
GRUB_CMDLINE_LINUX="intel_idle.max_cstate=0 processor.max_cstate=0"

# Appliquer
sudo update-grub
sudo reboot

Forcer le Governor Performance :

# Temporaire
sudo cpupower frequency-set -g performance

# Persistant (systemd)
# /etc/systemd/system/cpu-performance.service
[Unit]
Description=Set CPU Governor to Performance

[Service]
Type=oneshot
ExecStart=/usr/bin/cpupower frequency-set -g performance

[Install]
WantedBy=multi-user.target

Désactiver le Turbo Boost (pour la cohérence) :

# Intel
echo 1 | sudo tee /sys/devices/system/cpu/intel_pstate/no_turbo

# AMD
echo 0 | sudo tee /sys/devices/system/cpu/cpufreq/boost

Outils de Surveillance

# Fréquence CPU et governor
cpupower frequency-info
watch -n1 "cat /proc/cpuinfo | grep MHz"

# Consommation électrique (Intel)
sudo turbostat --Summary --show Busy%,Bzy_MHz,PkgWatt

# Température
sensors                           # paquet lm-sensors
cat /sys/class/thermal/thermal_zone*/temp

# Capteurs IPMI (serveurs)
ipmitool sensor list
ipmitool sdr list

Référence Rapide

Tâche	Commande
Vérifier fréquence CPU	`cat /proc/cpuinfo \\| grep MHz`
Voir les governors	`cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_available_governors`
Définir performance	`echo performance \\| sudo tee /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_governor`
Vérifier température	`sensors`
Surveillance puissance	`sudo turbostat`
Capteurs IPMI	`ipmitool sensor list`
Désactiver turbo (Intel)	`echo 1 \\| sudo tee /sys/devices/system/cpu/intel_pstate/no_turbo`