ID.nl logo
Efficiënt en kostenbesparend: zo bouw je je eigen energiezuinige server
© xiaoliangge - stock.adobe.com
Huis

Efficiënt en kostenbesparend: zo bouw je je eigen energiezuinige server

Nieuwere generaties processors zijn sneller en zuiniger dan hun voorgangers. Je kunt er een eenvoudige pc mee bouwen, maar ook een prima thuisserver. Het verbruik ligt gemiddeld rond 10 watt, met wat optimalisaties is dat zelfs nog verder naar beneden te brengen. In deze basiscursus geven we tips voor het samenstellen van je server én voor het terugbrengen van het verbruik. Dat kan zelfs zonder de server uit de meterkast te halen.

Na het lezen van dit artikel weet je hoe je zelf een server kunt bouwen en hoe je het energieverbruik daarvan zo laag mogelijk houdt. Dat laatste doe je door:

  • Het BIOS te optimaliseren
  • De processor te ontlasten
  • Het besturingssysteem te optimaliseren
  • De slaapstand in te stellen

Lees ook: Grip op je energieverbruik: houd bij wat al jouw apparaten verbruiken

Er zijn tegenwoordig heel veel mini-pc’s te koop met extra zuinige processors van recente generaties als Jasper Lake en Alder Lake. Deze zijn in de regel krachtig genoeg voor een eenvoudige pc met Windows. Maar ze zijn ook heel interessant als thuisserver. Het verbruik in rust van deze systemen ligt veelal rond 10 watt of minder.

Met wat optimalisaties kun je vaak tot een nóg lager verbruik komen. Daar geven we in dit artikel tips voor. We richten ons vooral op servers met x86-processor van Intel of AMD met verwisselbaar geheugen. Voor opslag hebben de meeste systemen één of twee SATA-poorten of een NVME-aansluiting.

Afhankelijk van je doel kan een op de zuinige ARM-architectuur gebaseerde Raspberry Pi ook een goede optie zijn. Al zijn de verschillen niet heel groot meer. De Pi 4 verbruikt in rust ongeveer 2,7 watt, maar in de praktijk is 3,8 watt realistischer. Vol belast verbruikt deze Pi ongeveer 6,4 watt. De Pi 5 is wat krachtiger en efficiënter. Maar met een zuinige Intel-processor kun je deze waarden zeker benaderen. En je hebt ook nog extra kracht achter de hand voor de momenten dat je dat nodig hebt.

Wat kost een server Een server staat normaliter 24 uur per dag aan. Dat zijn 8736 uren per jaar. Je kunt tegenwoordig makkelijk een server bouwen die in rust maar 10 watt of minder verbruikt. Dit resulteert in een energieverbruik van 87 kWh per jaar. Bij een stroomprijs van € 0,40 per kWh is dat ongeveer 35 euro.

Met optimalisaties zou je dat verbruik zelfs kunnen halveren. Gebruik je oudere hardware, dan ziet het plaatje er heel anders uit. Een verbruik van 100 watt is geen uitzondering. Dat kost je ruim 350 euro op jaarbasis. Een zuiniger systeem heb je dan heel snel terugverdiend!

©Kasidis Arunruangsirilert

Een oude pc kan handig zijn, maar verbruikt doorgaans relatief veel energie.

1 Zuinige mini-pc’s

Een mini-pc is vaak een goede en zuinige optie voor een server. De NUC (vroeger van Intel, nu van ASUS) is een bekend voorbeeld, maar er zijn ook steeds meer varianten van andere fabrikanten. Ze gebruiken een zuinige processorvariant die je ook vaak in laptops ziet. In de regel is bij gebruik als server vooral het rustverbruik (ook wel idle-verbruik genoemd) van belang, niet de pieken die je af en toe ziet. Een goede indicatie is een lage TDP (Thermal Design Power) voor de processor. Bij de Intel N100 is dat bijvoorbeeld 6 watt en voor de N5105 ligt dat op 10 watt.

Er zijn veel goedkope en zuinige mini-pc’s met deze processors. Je hoeft er alleen nog één of twee geheugenbankjes en een ssd voor opslag aan toe te voegen. Merk op dat je vaak meer geheugen kunt gebruiken dan Intel aangeeft. In de Odroid H3 met de N5105-processor kan bijvoorbeeld tot 64 GB, terwijl Intel 16 GB als maximum noemt.

Nog een voordeel van de lage TDP is dat er weinig eisen aan de koeling worden gesteld. De meeste mini-pc’s hebben alleen hun metalen behuizing als koeling of een eigen passief koellichaam en zijn dus volledig stil. Ga je ze wat zwaarder belasten, dan kun je daar altijd nog een externe ventilator bovenop zetten.

De Intel NUC wordt vaak ingezet als zuinige server.

2 Barebone

Wil je een zuinige compacte server, maar wel zelf de processor kiezen? Een systeem als de ASRock DeskMini 310 voor de achtste en negende generatie Intel-processors of de DeskMini H470 voor de tiende en elfde generatie kan een aantrekkelijke optie zijn. Deze systemen staan bekend als zuinig, terwijl ze ook extra desktopkracht bieden op momenten dat dit gewenst is. Bij zowel de H310 als de H470 kun je het rustverbruik onder de 10 watt krijgen en met optimalisaties valt nog ongeveer veertig procent te winnen. Al hangt het ook van de werklast en gekozen componenten af.

Met de ASRock DeskMini H470 kun je een relatief zuinige server bouwen.

3 Zelfbouw

Bij zelfbouw moet je uiteraard goed op het stroomverbruik van alle individuele onderdelen letten. In moederborden zie je veel verschillen. Een klein systeem is vaak zuiniger. Probeer gamemoederborden in ieder geval te vermijden.

Bij het kiezen van een processor wordt vaak schromelijk overschat hoeveel verwerkingskracht nodig is. Twijfel je tussen Intel en AMD? Doorgaans ligt het rustverbruik bij Intel-processors lager. Processors van AMD zijn daarentegen wel vaak efficiënter als er veel werk verzet wordt. Het lagere rustverbruik zal meestal doorslaggevend zijn bij de keuze van een server. Geef je een server veel te doen, dan kan AMD weer interessant worden.

Wat opslag betreft is een NVME-ssd vaak het zuinigst. Als je niet veel opslag nodig hebt, probeer dan 3,5inch-schijven te vermijden. Zo’n harde schijf kan zomaar 8 watt aan je verbruik toevoegen. Ook snellere multigigabit-netwerkpoorten kun je vaak beter vermijden als het systeem zeer zuinig moet zijn.

Let ook op de keuze van de voeding en kies een efficiënt exemplaar. Bouw je een kleine server, dan is een PicoPSU om die reden aantrekkelijk. Heb je een mini-pc gekocht? Dan kun je eventueel overwegen de stroomadapter te vervangen door een efficiënter model.

©Ruslan Ropat

Wil je zelf een server samenstellen, let dan op het verbruik van alle onderdelen.

Pas op bij tweedehands servers Op de tweedehandsmarkt vind je veel oudere servers. Die zijn weliswaar krachtig en flexibel uit te breiden, maar ze maken ook een hoop herrie én verbruiken vaak veel stroom. De meerprijs van een duurdere maar zuinigere server heb je dan snel terugverdient, terwijl de prestaties soms nauwelijks lager zijn.

Door verbeterde productieprocessen zijn nieuwere processores veel efficiënter. Een niet al te oude tweedehands thinclient kan wel een goede optie zijn. Je vindt ze ook wel onder de naam SFF (Small Form Factor). Bij de aanschaf van tweedehands apparatuur is het raadzaam vooraf te onderzoeken wat je kunt verwachten qua prestaties en verbruik. Voor de prestaties geeft PassMark een aardige indicatie. Voor verbruikscijfers kun je zoeken naar ervaringen van gebruikers.

4 Optimalisaties

Er zijn vaak wat aanpassingen nodig aan de BIOS-instellingen om een server zuiniger in te stellen. De standaardinstellingen zijn vaak geoptimaliseerd voor prestaties, niet voor een lager stroomverbruik. Daar geven we in paragraaf 9 tips voor.

We zien de laatste jaren een groot aanbod van mini-pc’s uit China. Merk op dat zulke systemen door een mager BIOS niet altijd goed zijn te optimaliseren. Een systeem van Topton met N5105-processor met de software Proxmox VE en pfSense erop verbruikt 13 watt en dat blijkt maar lastig omlaag te brengen. Al hebben de vier 2,5Gbit/s-netwerkpoorten en het gebruik als router ook invloed op het verbruik. Een Odroid H3 met diezelfde processor is ook soms wat nukkig, maar wel zuiniger en beter te optimaliseren. Het is in ieder geval raadzaam om bij aanschaf ook op de mogelijkheden van het BIOS te letten.

Let bij de aanschaf ook op de mogelijkheden van het BIOS.

5 Processor ontlasten

Sommige taken vragen extra veel van de processor. Soms kun je die op een of andere manier temmen. Het transcoderen van video kun je bijvoorbeeld vrijwel volledig vermijden door een goede mediaspeler bij de pc te gebruiken, zoals een Nvidia Shield. Wil je het toch door de server laten doen? Dat hoeft niet altijd softwarematig (en daarmee via de processor). Plex en Jellyfin kunnen prima de geïntegreerde gpu van de processor benutten voor hardwarematig transcoderen. Die geïntegreerde gpu (igpu) is in de laatste generaties processors behoorlijk krachtig en de meeste kunnen met recente formaten als HEVC/H.265 goed overweg.

Lees ook: Stappenplan: zelf een mediaserver maken op je pc of NAS met Jellyfin

Er zijn ook andere manieren om de processorbelasting te beperken, waar je qua verbruik zeker mee kunt winnen. Een goed voorbeeld is de geavanceerde videobewakingssoftware Frigate. Een tpu zoals de Google Coral is voor het rekenwerk enorm veel efficiënter dan de processor. De Google Coral gebruikt ongeveer 1 tot 2 watt. Laat je de processor het werk doen, dan is ongeveer 10 watt extra nodig. Dit hebben we gemeten met de al heel zuinige Intel Celeron N5105-processor in ons testsysteem. Op jaarbasis bespaar je dan ongeveer 30 euro. De tpu biedt natuurlijk meer voordelen, in het bijzonder een veel snellere detectie van personen of dieren.

De Google Coral kan bij specifieke taken de processor enorm ontlasten.

6 Verbruik handmatig meten

Bij het optimaliseren van de instellingen is het natuurlijk noodzakelijk dat je weet wat het systeem verbruikt en wat je wint met de aanpassingen. Daarom raden we een goede verbruiksmeter aan die de RMS-waarde van de stroom meet (een true-RMS-meter). Een voordelige optie is de Brennenstuhl PM 231 E. Op het kleine en wat lastig af te lezen display zie je het verbruik in watt. Ook kun je het totale energieverbruik en de energiekosten over langere periode bijhouden. Drie batterijen zorgen voor gegevensopslag bij stroomuitval.

Gebruik een eenvoudige verbruiksmeter om te zien wat je hebt gewonnen.

7 Meten op afstand

In plaats van een handmatige meter die je ter plaatse voor de voeding van de server zet, kun je ook een meetstekker gebruiken. Bij dit artikel hebben we een exemplaar van HomeWizard voor wifi gebruikt, de Energy Socket. Het voordeel van deze optie is dat je het verbruik op afstand kunt monitoren via de app van de fabrikant.

Bovendien kun je Home Assistant gebruiken, waardoor je het verbruik in je energiedashboard op kunt nemen. Zo’n meetstekker is trouwens ook handig om een harde reset te geven, voor als de server is vastgelopen. Stel je server dan wel zo in, dat deze na een stroomonderbreking weer aangaat.

De meetstekker van HomeWizard zou individueel zijn geijkt voor heel precieze metingen, al hebben we dit niet gecontroleerd. Let er op dat zulke meters een klein eigen verbruik hebben. Bij de Energy Socket is dat overigens minder dan 1 watt.

De app van HomeWizard geeft grafisch het verbruik van je server weer.

8 Beheer op afstand

Diverse duurdere servers beschikken over een mogelijkheid om muis, monitor en toetsenbord op afstand over te nemen, via het netwerk. Dit maakt het beheer van een server veel eenvoudiger, al vraagt deze functie wel wat extra stroom.

Op eenvoudige en zuinige systeempjes ontbreekt zoiets uiteraard. Je kunt het wel eenvoudig toevoegen met PiKVM, een voordelige zelfbouwoplossing rondom de Raspberry Pi. Deze vangt het beeld van de server op via de HDMI-uitgang, en zorgt voor de emulatie van muis en toetsenbord. Op een andere pc kun je via een browser inloggen, het beeld van de server bekijken en deze bedienen met muis en toetsenbord. Hierdoor kun je ook prima de BIOS-instellingen aanpassen of een besturingssysteem installeren.

Heb je PiKVM na gebruik niet meer nodig? Verwijder de kabels naar de server. Het scheelt vaak iets in het verbruik als er geen monitor aan de server hangt. Je leest meer over PiKVM in het artikel Zo beheer je een pc op afstand met KVM.

We hebben PiKVM gebruikt om op afstand de BIOS-instellingen te wijzigen.

PiKVM voor beheer op afstand Het aansluiten van de PiKVM is relatief eenvoudig en kan op verschillende manieren. Het meest gangbaar is het gebruik van een usb-c-splitter naar usb-a-male en usb-a-female. Deze sluit je op de usb-c-poort van de Raspberry Pi 4 aan. Op de usb-a-male van deze splitter sluit je dan een voeding voor de Pi aan. De usb-a-female van de splitter sluit je aan op een pc en dient voor de emulatie van muis en toetsenbord. Gebruik voor deze verbinding een stekker van usb-a-male naar usb-a-male. Zet hier een PortaPow-usb-stroomblokkering tussen. Die geeft alleen data door naar de pc en niet de 5 volt. Het leveren van stroom richting de pc kan namelijk voor ongewenste effecten zorgen!

Sluit daarnaast een HDMI-videograbber voor usb aan op de zwarte usb-poort die het dichtst tegen de print aanzit. Die wordt door PiKVM benut voor het afvangen van het beeld van de server. De HDMI-poort op de videograbber verbind je uiteraard met de HDMI-uitgang van de server.

Met een usb-videograbber kun je het beeld van de server afvangen.

9 BIOS-instellingen

Wil je het stroomverbruik van je server optimaliseren, dan zijn zowel de instellingen van het BIOS als het besturingssysteem van belang. Voordat je aan de slag gaat, is het raadzaam het BIOS bij te werken: nieuwe versies lossen soms problemen met bijvoorbeeld energiebeheer op.

Verder is het een beetje maatwerk. Elk systeem is anders. Wel is de processor verantwoordelijk voor een groot deel van het energieverbruik. De grootste winst boek je door het aanzetten van C-states. Deze C-states zijn een soort spaarstand voor de processor. Bij de DeskMini H470 kun je het verbruik daarmee ongeveer veertig procent terugbrengen. Je kunt hiervoor in het BIOS alleen C3 tot en met C10 en de Package C-state-support op Enabled in plaats van op Auto zetten.

Een andere besparende optie is ASPM (Active-State Power Management). Bij de Odroid H3 pas je deze optie aan via Chipset / PCH-IO Configuration. Ga dan naar PCI Express Configuration en kies voor PCIe 1, 2 en 5 bij ASPM de optie Auto.

ASPM is een energiebesparende optie in onder meer de Odroid H3.

10 Besturingssysteem

In het besturingssysteem zijn vaak ook wat optimalisaties mogelijk. Zo is Powertop een handig programma om details over het energieverbruik van je computer te zien. Je krijgt suggesties voor het besparen van energie. Je installeert het onder Ubuntu of Debian met het commando:

apt install powertop

Vervolgens kun je de tool starten met de opdracht:

powertop

Statistieken zijn verdeeld over zes schermen, waar je met Tab en Shift+Tab doorheen bladert. Onder Overview zie je welke processen en componenten de meeste stroom verbruiken en de processor het vaakst ‘wakker’ maken. Deze processen voorkomen vaak dat dat de zuinigere C-states worden benut.

Onder Tunables zie je met welke instellingen je nog kunt besparen. Je kun dit automatisch vanaf de opdrachtregel regelen met de opdracht:

powertop --auto-tune

Dit moet je wel na elke herstart opnieuw doen. Houd het ook af en toe in de gaten, want een update van de kernel kan zomaar, door veranderde drivers, effect hebben op het verbruik en nieuwe maatregelen nodig maken.

Powertop kan je helpen om energie te besparen.

11 Slaapstand monitor

In Debian kun je een instelling gebruiken om de monitor in de slaapstand te zetten en de igpu in lagere verbruiksstand. Bewerk daarvoor GRUB met deze opdracht:

nano /etc/default/grub

Zorg dat onderstaande regel als volgt in de configuratie staat (of pas deze aan):

GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet consoleblank=15"

Bewaar het bestand met Ctrl+O en verlaat de editor met Ctrl+X. Voer de veranderingen dan door met de opdracht update-grub en herstart het systeem.

Pas de instellingen van GRUB aan om de monitor in slaapstand te brengen.
▼ Volgende artikel
Nieuwe FromSoftware-game The Duskbloods komt echt alleen naar Switch 2
Huis

Nieuwe FromSoftware-game The Duskbloods komt echt alleen naar Switch 2

The Duskbloods, de nieuwe game van Elden Ring- en Dark Souls-ontwikkelaar FromSoftware, zal echt alleen op Nintendo Switch 2 uitkomen.

Dat heeft de ontwikkelaar benadrukt bij het bekendmaken van zijn kwartaalcijfers (via VGC). Daarbij werd ook nog eens benadrukt dat The Duskbloods nog altijd gepland staat om ergens dit jaar uit te komen, net zoals de Switch 2-versie van Elden Ring.

Over de exclusieve Switch 2-release van The Duskbloods: "Het wordt verkocht via een samenwerking met Nintendo, met verkoopverantwoordelijkheden verdeeld per regio. De game komt alleen voor Nintendo Switch 2 beschikbaar." Daarmee is dus duidelijk gemaakt dat Nintendo een nauwe samenwerking met FromSoftware is aangegaan voor de game en dat het spel niet zomaar op andere platforms uit zal komen.

Over The Duskbloods

The Duskbloods werd begin vorig jaar aangekondigd in een speciale Nintendo Direct waarin de eerste Switch 2-games werden getoond, maar sindsdien zijn er geen nieuwe beelden van het spel uitgebracht. Zoals gezegd is de game ontwikkeld door FromSoftware, het Japanse bedrijf dat naam voor zichzelf heeft gemaakt met enorm uitdagende spellen, waaronder de Dark Souls-serie en Bloodborne. Met de openwereldgame Elden Ring scoorde de ontwikkelaar enkele jaren geleden nog een megahit.

Watch on YouTube

The Duskbloods wordt een PvPvE-game, waarbij spelers het dus tegen elkaar en tegen computergestuurde vijanden opnemen. Maximaal acht spelers doen aan potjes mee. Na het kiezen van een personage in een hub-gebied wordt men naar een gebied getransporteerd waar er met andere spelers en vijanden gevochten wordt, al kan men soms ook samenwerken om vijanden te verslaan.

Spelers besturen een 'Bloodsworn', wezens die dankzij een speciaal bloed dat in hun lichaam zit meer krachten tot hun beschikking hebben dan reguliere mensen. Ondertussen is het einde van de mensheid nabij, en bestaat de wereld uit verschillende tijdperken, wat voor een mengelmoes van stijlen zorgt.

▼ Volgende artikel
Beeldverversing versus pixels: waarom soepel gamen beter is dan scherp
© Gorodenkoff Productions OU
Huis

Beeldverversing versus pixels: waarom soepel gamen beter is dan scherp

Resolutie is marketing, refreshrate is beleving. Waar 4K zorgt voor een mooi plaatje, zorgt een hoge verversing (Hz) ervoor dat je daadwerkelijk wint. Hieronder lees je waarom snelheid in feite de échte koning is in gaming.

Veel gamers staren zich blind op 4K-resolutie. Ze kopen een duur scherm, zetten de settings op Ultra en vragen zich vervolgens af waarom hun spel stroperig aanvoelt. De misvatting is dat 'mooier' gelijkstaat aan 'beter'. In werkelijkheid is de vloeibaarheid van het beeld – de refreshrate, oftewel verversingssnelheid – veel bepalender voor hoe direct en responsief een game aanvoelt. Aan het eind van dit artikel weet je precies of jij moet kiezen voor pixels of snelheid.

Hoe je ogen bedrogen worden door Hertz

Stel je voor dat je snel met je muis over je bureaublad beweegt. Op een standaard 60Hz-scherm zie je de cursor in schokjes over het beeld springen; je hersenen vullen de gaten in. Op een 144Hz- of 240Hz-gaming-monitor verdwijnen die gaten.

Het technische verschil zit hem in de verversingssnelheid: het aantal keren per seconde dat het beeld wordt vernieuwd. Bij 60 Hz krijg je elke 16,6 milliseconden een nieuw beeld. Bij 144 Hz is dat elke 6,9 milliseconden. Dat klinkt als een klein verschil, maar je voelt het direct. Het gestotter dat je onbewust gewend bent verdwijnt. Bewegingen voelen boterzacht aan, alsof de cursor (of je crosshair) aan je hand vastgeplakt zit in plaats van er achteraan zwemt. Dit effect wordt motion clarity genoemd: objecten blijven scherp, zelfs als ze snel door het beeld bewegen.

©Framestock

De winst in shooters en snelle actie

Wanneer werkt dit in je voordeel? Vooral in competitieve shooters zoals Call of Duty, Counter-Strike of Valorant. In dit soort games telt elke milliseconde. Een hogere refreshrate vermindert de input lag, oftewel de tijd tussen jouw klik en de actie op het scherm.

Stel, je draait je personage snel om. Bij een lage refreshrate wordt de vijand een fractie later getoond en zie je veel bewegingsonscherpte (motion blur). Met een hoge refreshrate zie je de vijand eerder en scherper, waardoor je sneller kunt reageren. Je hebt letterlijk actuelere informatie dan je tegenstander. Om dat te bereiken heb je wel een krachtige videokaart nodig die genoeg beelden per seconde (FPS) kan genereren om je snelle scherm bij te houden.

Wanneer resolutie het toch wint van snelheid

Is snelheid altijd heilig? Nee. Als je vooral tragere, meer verhalende games speelt (zoals Cyberpunk 2077 in de 'sightseeing' modus), Microsoft Flight Simulator of grafische RPG's, dan voegt 240 Hz weinig toe. In deze titels kijk je vaak naar stilstaande of langzaam bewegende omgevingen.

In dat geval wil je juist de texturen van de bomen, de reflecties in het water en de details in gezichten zien. Een 4K-monitor op 60 of 120 Hz is dan een logischer keuze dan een onscherp 1080p-scherm op 360 Hz. De visuele pracht weegt hier zwaarder dan de milliseconden reactietijd. Ook voor console-gamers die op de bank zitten, is een goede televisie met 4K en HDR vaak indrukwekkender dan puur de hoogste framerates.

Situaties waarin een hoge refreshrate zinloos is

Er zijn momenten dat investeren in een snel scherm weggegooid geld is. Dat gebeurt bijvoorbeeld als je hardware de snelheid niet kan leveren; als je videokaart maar 50 frames per seconde kan leveren, heeft een 144Hz-scherm geen nut omdat het scherm wacht op de computer. Daarnaast beperken oude kabels je bandbreedte, waardoor je monitor soms terugvalt naar 60 Hz zonder dat je het doorhebt. Ook op oudere consoles zoals de Nintendo Switch of de standaard PS4 heb je niets aan snelle schermen, omdat deze hardware fysiek gelimiteerd is op 60 Hz of lager.

Bepaal wat jouw setup aankan

Kijk dus kritisch naar je huidige situatie voordat je naar de winkel rent. Heb je een high-end pc die makkelijk 120+ FPS haalt in jouw favoriete games? Dan is een upgrade naar een 144- of 165Hz-monitor de grootste sprong in spelplezier die je kunt maken. Speel je op een PlayStation 5 of Xbox Series X? Zoek dan specifiek naar een scherm met HDMI 2.1-ondersteuning om 120 Hz op 4K mogelijk te maken. Zit je ver van je scherm af en speel je relaxed? Investeer dan liever in resolutie en kleurdiepte.

©Proxima Studio

Kortom: snelheid is de sleutel tot succes!

Verversingssnelheid is belangrijker dan resolutie voor iedereen die actie- of competitieve games speelt. Het zorgt voor een vloeiender beeld, minder input lag en betere motion clarity, wat je direct een voordeel geeft in het spel. Resolutie is vooral luxe voor het oog, maar refreshrate is pure prestatie voor de speler.