Mehr RAM notwendig?

[Madcat]

Speicherdruck ist ein grüner Balken ohne weitere Anzeige. Was bedeutet das eigentlich?

Dass du genügend Speicher hast. Gelb bedeutet, dass der Speicher langsam knapp wird und Rot dass er knapp ist und die Wahrscheinlichkeit des Swappens hoch ist.

 

[iNyx]

Ganz ehrlich? Ist nur meine Meinung, aber ich schalte meine Geraete grundsaetzlich abends aus, und trenne sie mit dem Schalter an der Steckdosenleiste vom Netz.

Nennt sich Energiesparen. Ist nicht nur gut fuer die Umwelt, ist auch gut damit der Rechner rund laeuft. Ich weiss, manche Leute geilen sich an "Uptime" auf, aber das ist IMHO fuer Leute, die keinen Server betreiben nur Schw....vergleich. Wenn der Rechner morgens neu sein Betriebssystem einliest, laeuft er bestimmt wesentlich besser, als wenn er nach Wochen im Speicher zig Bitflips hatte.

Ist nur meine Meinung.

Da ist was wahres dran. Das "Nichtausschalten" rührt noch daher als die Orginal HD drin war. Da waren die Startzeiten schon sehr lang. Aber ich dir Recht, mit SSD startet er schon wesentlich schneller. Was den Stromverbrauch angeht, den habe ich noch nicht gemessen. Aber der Bildschirm geht in einen Ruhezustand und der Mini bestimmt auch. Die Stromeinsparung dürfte "im Rauschen" untergehen.

 

[Madcat]

Die Stromeinsparung dürfte "im Rauschen" untergehen.

Bei einem Einzelgerät sicher, bei mehreren (wenn man also konsequent ist) muss das Rauschen schon verdammt groß sein

 

[electricdawn]

Kannst Dich gerne mal bei den einschlaegigen Webseiten erkunden, wie HOCH der Stromverbrauch ist von "schlafenden" Geraeten, wenn man ihn zusammenrechnen wuerde fuer alle Geraete Deutschlandweit.

Kleiner Tipp: Er ist SEHR hoch.

 

[walfreiheit]

Aber dann das ganze Heim "Smart" machen: https://www.ifun.de/umweltstudie-smarthome-schraubt-energieverbrauch-nach-oben-126574/

 

[electricdawn]

Deswegen fang ich mir sowas erst gar nicht an. Wuerde in einer 50qm2 Wohnung auch kaum Sinn machen.

Aber das wird jetzt langsam off-topic.

 

[iNyx]

Kannst Dich gerne mal bei den einschlaegigen Webseiten erkunden, wie HOCH der Stromverbrauch ist von "schlafenden" Geraeten, wenn man ihn zusammenrechnen wuerde fuer alle Geraete Deutschlandweit.

Kleiner Tipp: Er ist SEHR hoch.

Ich denke mal, dass sich zwei digitalanzeigende Wecker im Schlafzimmer und ein „schlafender“ Mac mini nicht viel geben.

 

[electricdawn]

Die Summe machts. Und darum geht es. Aber ich will Dir nicht vorschreiben, wie Du deinen Haushalt zu fuehren hast. Wie gesagt, es ist nur meine Meinung.

 

[mj]

Ganz ehrlich? Ist nur meine Meinung, aber ich schalte meine Geraete grundsaetzlich abends aus, und trenne sie mit dem Schalter an der Steckdosenleiste vom Netz.

Nennt sich Energiesparen. Ist nicht nur gut fuer die Umwelt, ist auch gut damit der Rechner rund laeuft. Ich weiss, manche Leute geilen sich an "Uptime" auf, aber das ist IMHO fuer Leute, die keinen Server betreiben nur Schw....vergleich. Wenn der Rechner morgens neu sein Betriebssystem einliest, laeuft er bestimmt wesentlich besser, als wenn er nach Wochen im Speicher zig Bitflips hatte.

Ist nur meine Meinung.

So einfach ist diese Rechnung leider nicht. Zunächst einmal stimmt es schlichtweg nicht, dass der Rechner nach einem täglichen Neustart runder läuft. Moderne Betriebssysteme, egal ob UNIX/macOS oder Windows, sind auf lange Laufzeiten ausgelegt. Während des Betriebs wird ein Cache im Arbeitsspeicher angelegt, der den Betrieb erheblich beschleunigt. Sämtliche Systembibliotheken werden im Speicher vorgehalten, ebenso wie bereits gestartete oder häufig benötigte Anwendungen. Beispielsweise dauert der erste Start einer Anwendung nach dem Hochfahren sehr lange, ab dem zweiten Mal sind aber sämtliche Libraries und Binaries bereits im Speicher geladen und werden einfach nur per Adressübersetzung gemappt, so dass die Anwendung quasi sofort wieder zur Verfügung steht. Je langsamer der Massenspeicher desto stärker tritt dieser Effekt zutage. Letztlich spart dieser Umstand auch Energie, weil kein Zugriff auf die HDD/SSD notwendig ist und die Anwendung schneller zur Verfügung steht, quantifizieren lässt sich dies allerdings nur sehr schwierig. Und "geflippte" Bits im Speicher würdest du merken, glaub mir. Unter Windows resultiert dies in einem BSOD, unter macOS in einem Kernel Panic. Von sich aus "flippt" ein Bit im Speicher nicht mal eben so, da muss schon einiges zusammenkommen. Der Rechner läuft also mitnichten besser, wenn er morgens sein Betriebssystem neu einliest - das ist eine Vermenschlichung von Technik die auf den ersten Blick logisch erscheint, aber mit der Realität rein gar nichts zu tun hat.

Aber kommen wir zum Thema Stromverbrauch. Der Mac Mini 2018 hat laut Apple einen Idle-Energiebedarf von 0,34W. Leider gibt es von Apple keine Angabe zum maximalen Energiebedarf, auf Basis der verbauten Komponenten dürfte dieser aber beim i3 bei rund 80W rum liegen, beim i5/i7 aufgrund der zusätzlichen Kerne und des höheren Turbo-Boosts eher in Richtung 90-100W. Beim Start des Rechners liegen diese 80-100W dauerhaft an, da beim Hochfahren sämtliche Komponenten initialisiert und beansprucht werden, insbesondere die CPU. Stromsparmechanismen treten erst in Kraft, wenn das Betriebssystem vollständig hochgefahren ist und die entsprechenden Flags setzt - vorher läuft das System auf Vollgas. Nehmen wir also an, dass der Mac Mini rund 12h lang im Standby läuft - entsprechend benötigt er in dieser Zeit etwa 4Wh an Energie. Fährst du ihn runter und trennst ihn tatsächlich elektrisch vollständig vom Strom, benötigt er in dieser Zeit 0W. Allerdings kommen jetzt zwei Prozesse, die du in deine Rechnung mit einbeziehen musst. Erstens sind durch das elektrische Trennen des Netzteils vom Strom sämtliche Kondensatoren im Netzteil entladen und müssen zunächst wieder aufgeladen werden, ehe das Netzteil anfangen kann den Rechner mit Strom zu versorgen. Dieser Prozess benötigt erstaunlich viel Energie - nicht umsonst kann ein modernes Schaltnetzteil Energie noch über viele Stunden halten und sollte nicht von unerfahrenen Anwendern geöffnet werden, weil die Gefahr eines tödlichen Stromschlags besteht. Und zweitens kommt jetzt der aufwendige Prozess des Hochfahrens, ich setze dafür mal rund 30s an bis das System komplett hochgefahren ist und die Systeme wieder in den Energiesparmodus fahren. Macht bei rund 80-100W Leistung einen Energiebedarf von rund 0,7-0.8Wh plus initiale "Inbetriebnahme" des Netzteils, dafür kannst du getrost rund 0.3Wh ansetzen. Hinzu kommt die Tatsache, dass jetzt sämtliche benötigten Anwendungen aufwendig (im energetischen Sinne) von der SSD gelesen werden müssen und nicht bereits im Speicher liegen, du kannst diesen Wert also nochmal um weitere 0,5Wh bis 1Wh erhöhen. Statt 4Wh Energiebedarf bist du jetzt also bei grob überschlagen 1,5-2,2Wh. Je länger die Ruhephase des Rechners, desto eher geht diese Rechnung also auf - über ein Wochenende benötigt der Mac Mini beispielsweise rund 16Wh. Klingt jetzt zwar nach einer ganzen Menge, aber setzt man einen Preis von 30ct/kWh an kostet der Standby eines Mac Mini über ein komplettes Wochenende gerade mal 0,0048€ oder 0,48ct. Macht man dies das komplette Jahr über, also alle 52 Wochenenden, kommt man auf 25ct. Pro Jahr, wohlgemerkt. Manchmal sollte man die Kirche also im Dorf lassen

Ich will deiner Aussage also mitnichten widersprechen - bei längeren Ruhephasen lohnt sich das komplette Ausschalten und elektrische Trennen vom Stromnetz rein mathematisch betrachtet durchaus. Allerdings ist der finanzielle Effekt bei weitem nicht so ausgeprägt wie von vielen vermutet und die Aussage, dass ein Rechner "runder" läuft ist eine Vermenschlichung von Technik, basiert auf subjektivem Eindruck und hat mit der technischen Realität aber leider herzlich wenig zu tun

 

[electricdawn]

Solange kein ECC-Speicher eingesetzt wird, passiert bei einem geflippten Bit erst mal... nichts. Solange kein Code betroffen ist, oder nur sehr selten benutzter Code, passiert da wirklich ueberhaupt nichts. Nur mit der Zeit werden es mehr und mehr, und Datenstrukturen werden korrumpiert. Unter Umstaenden wird auch Code betroffen, der aber auch nicht gleich zum Absturz fuehren muss, sondern vielleicht nur das falsche Register beschreibt oder ausliest.

Im Endeffekt jedenfalls wird das System ueber Wochen und Monate immer instabiler. Und das ist keine "Vermenschlichung", dass ist technische Tatsache.

Server haben ECC-RAM um genau solche Probleme zu vermeiden.

 

[mj]

Solange kein ECC-Speicher eingesetzt wird, passiert bei einem geflippten Bit erst mal... nichts. Solange kein Code betroffen ist, oder nur sehr selten benutzter Code, passiert da wirklich ueberhaupt nichts. Nur mit der Zeit werden es mehr und mehr, und Datenstrukturen werden korrumpiert. Unter Umstaenden wird auch Code betroffen, der aber auch nicht gleich zum Absturz fuehren muss, sondern vielleicht nur das falsche Register beschreibt oder ausliest.

Im Endeffekt jedenfalls wird das System ueber Wochen und Monate immer instabiler. Und das ist keine "Vermenschlichung", dass ist technische Tatsache.

Server haben ECC-RAM um genau solche Probleme zu vermeiden.

Sorry, aber das ist leider nicht ganz korrekt. Es stimmt zwar, dass ein gekipptes Bit nicht unbedingt unmittelbar zum Absturz führt sondern erst dann, wenn es wieder eingelesen wird und es aufgrund des gekippten Bits zur Speicherkorruption kommt, das ist absolut richtig. Was allerdings falsch ist ist deine Annahme, dass es eine Korrelation zwischen dem "Alter" des Bits, also der seit dem initialen Schreibvorgang vergangenen Zeit, und der Wahrscheinlichkeit des Kippens gibt. Moderne Speicher sind so konstruiert, dass Bits nicht altern. Bei SSDs ist es beispielsweise durchaus üblich, dass sie nach ~10 Jahren ohne Stromversorgung anfangen massenweise zu kippen, DRAM funktioniert allerdings anders. Denn anders als bei SRAM (static RAM) wird bei DRAM (dynamic RAM) ein regelmäßiger Refresh der Speicherzellen durchgeführt. Deshalb kann ein DRAM Bit nicht altern. Ob ein Bit kippt oder nicht ist also ein rein zufälliger Prozess - die Wahrscheinlichkeit, dass es kippt, ist unmittelbar nachdem es geschrieben wurde genauso hoch wie drei Jahre später, vorausgesetzt die Speicherzelle wurde über diese drei Jahre konstant mit Energie versorgt. Deshalb läuft ein System über Wochen und Monate elektrisch kein bisschen instabiler, sondern genauso wie zuvor. Genau das ist es, was ich mit "Vermenschlichung" oder "Humanisierung" meine - wir Menschen tendieren dazu, allem menschliche Züge und Eigenschaften zu verpassen. Das ist per se erst einmal nichts negatives, aber es führt eben gelegentlich zu falschen Annahmen oder Schlussfolgerungen. Und ECC (error correction code) sorgt dafür, dass ein gekipptes Bit pro Byte korrigiert werden kann, weshalb bei ECC-Speicher auch 9 Bit pro Byte benötigt werden - 8 Bit Daten + 1 Bit ECC. Server haben nicht nur ECC-Speicher, sondern Registered-ECC RAM. Das zusätzliche Register sorgt für einen stabileren elektrischen DRAM-Refresh bei großen Mengen an Speichern, da die Signalstärke hierbei entscheidend ist.

Der Effekt, dass ein System subjektiv nach mehreren Tagen oder Wochen Laufzeit instabil wird, ist rein der Software und dem Betriebssystem geschuldet, nicht aber der Hardware. Unter Windows 9x/ME war es beispielsweise noch so, dass der Kernel einen endlichen Ressourcenzähler hatte der nie zurückgesetzt wurde. Wurde eine Anwendung gestartet, hat sie gewisse Ressourcen beim Betriebssystem angefragt - diese wurde allerdings nach Beenden der Anwendung nicht mehr freigemeldet, so dass dieser Betrag bis zum nächsten Reboot "verloren" war. Deshalb musste man Windows 95/98/ME tatsächlich regelmäßig und in der Regel nach spätestens 3-5 Arbeitstagen neu starten, weil sich aus "Mangel" an Ressourcen schlichtweg keine Anwendungen mehr starten ließen. Mit modernen Betriebssystemen ist dies allerdings schon längst Geschichte - der Windows NT Kernel war von Anfang an auf monatelange Uptime ausgelegt, ebenso wie der Darwin-Kernel der macOS zugrunde liegt und letztlich nur ein modifizierter FreeBSD-Kernel ist. Moderne Betriebssysteme sind per Design darauf ausgelegt, lange zu laufen und sämtliche benötigen Daten im RAM zu cachen um sie dem Anwender unverzüglich zur Verfügung stellen zu können. Deshalb beschweren sich seit rund 2000 immer wieder Anwender, dass ihr RAM dauernd voll sei egal wie viel sie reinstecken und deshalb haben RAM-Optimierer Anfang des Jahrtausends einen Boom erlebt, weil sie von eben dieser Unwissenheit profitiert haben. Aber je länger ein System läuft, desto mehr der häufig benötigten Libraries und Applikationen befinden sich resident im Speicher und desto schneller und runder läuft es.

 

[iNyx]

So einfach ist diese Rechnung leider nicht . . . . .

Sehr schön beschrieben. Dem kann man folgen und ich stimme dir als Elektrotechniker voll zu. Für die ganzen Kaufleute und Künstler unter euch: Es ist im übertragenen Sinn wie bei einem Kaltstart vom Auto, das verbraucht auch erheblich mehr als im warmen Zustand. Und wenn man öfters kalt startet ist der Tank schneller leer.

 

[electricdawn]

Ich bin übrigens Radio-Fernsehtechniker.

Aber das ist hier völlig uninteressant. Es geht hier auch nicht um ein "Alter" von Bits, sondern um Statistik. Die kosmische Hintergrundstrahlung, sowie die Solarstrahlung sind für gekippte Bits mit verantwortlich. Wir arbeiten hier mit Strukturen auf Nanometerlänge. Ich denke mal, viele können sich gar kein Bild mehr darüber machen, wie klein diese Strukturen sind, und wie wenig Energie man braucht, um sie kippen zu lassen.

Je länger ein Rechner in Betrieb ist, desto höher ist die Chance des Bitkippens. Das ist einfache Statistik. Und hat - wiedereinmal - nichts mit "Vermenschlichung" zu tun. Das ist kalte, harte Technik.

ECC hat übrigens mehr als 9 Bit. Das neunte Bit wurde früher in den 80ern und 90ern als Parity-Bit benutzt, und konnte damit ein(!) kippendes Bit entdecken und an den Rechner melden. Dies war früher notwendig, da die IC-Technik noch lange nicht so ausgereift war, wie heute. Der Rechner hat dann genau das gemacht, was @mj geschrieben hat, er hat eine Kernelpanic ausgelöst und ist stehen geblieben. Das Parity-Bit wurde übrigens schon vor vielen Jahren fallengelassen, da Hardware immer zuverlässiger wurde.

ECC besitzt, soweit ich mich erinnere, drei Zusatzbits, und kann Fehler teilweise selbsttätig korrigieren! Das kann ein Parity-Bit nicht. Nur deswegen laufen Server auch so zuverlässig über Monate und teilweise Jahre hinweg.

PS: Und ich weiss, wie SRAM und DRAM funktionieren, danke. Ich mache das schon seit fast 40 Jahren.
PPS: Und ich habe NICHTS über das laufende Betriebssystem selbst geschrieben. Wenn ich da noch drauf eingehen soll, dann wird es ganz übel. Stichwort: Bugs. Jedes OS ist voll davon. Denkt mal über die Folgen nach.
PPPS: Ein System wird im laufenden Betrieb vor allem eins NICHT: schneller. Das ist technisch hanebüchener Blödsinn.

 

[mj]

Von mir aus. Wenn du meinst, den Rechner jeden Tag neu starten zu müssen, weil der Rechner dadurch "runder" läuft und es dir dadurch besser geht, dann tu das Und wenn du meinst, dass das Betriebssystem jeden Tag in der früh "neu eingelesen werden muss", damit der Rechner "rund" läuft dann respektiere ich deine Meinung und streite nicht weiter darüber mit dir. Allerdings steige ich an dieser Stelle aus der Diskussion wieder aus, das wird mir zu esoterisch

Worüber ich mit großer Freude gerne stundenlang weiter diskutieren könnte wäre die statistische Wahrscheinlichkeit eines gekippten/kippenden Bits, insbesondere in Anbetracht der generellen Wahrscheinlichkeit und des Einflusses kosmischer Strahlung in Abhängigkeit von Speicherdichte und Chipfläche. Allerdings ist das denke ich dafür die falsche Stelle und würde den Thread noch mehr ins Abseits schubsen als er ohnehin schon ist

 

[Kaito]

Was @electricdawn sagt stimmt.

Ich lese hier ziemlich viele Halbwahrheiten, schön gemischt mit ein paar Dingen die stimmen. Wäre cool wenn bei der nächsten Behauptung einfach eine ordentliche Quelle mit angegeben werden könnte.

ECC ist nicht Parität. Parität kannst du mit einem Bit machen, aber ECC nicht. Zum korrigieren von einem einzelnen Bit brauchst du mindestens 3 Bits, wenn ich mich recht an mein 2. Semester erinnere, in dem wir das auf Papier durchrechnen durften.

Und bzgl. der Zeit: selbst wenn wir annehmen, dass ein einzelner Bitflip unabhängig von der Zeit ist, so sind es mehrere nicht. Wir nutzen alle macOS d.h. wir haben kein Memory Scrubbing, d.h. über die Zeit hinweg können sich Mehrbitfehler ansammeln.

Single-bit soft errors in the memory array can accumulate over time and turn into multi-bit errors. In order to avoid this accumulation of single-bit errors, memory systems can employ a hardware scrubber [14] that scans through the memory, while the memory is otherwise idle.

http://www.cs.toronto.edu/~bianca/papers/sigmetrics09.pdf

Es wurde schon erwähnt, aber ich will trotzdem nochmal erwähnen: ein Bitfehler führt bei weitem nicht zum Crash. Es wäre vermutlich besser so, aber in der Realität bleiben wohl die meisten unbemerkt und "graben" sich ggf. auf unsere Daten in der Platte ein. Das Ratio Daten zu Code im Speicher dürfte heutzutage stark in Richtung Daten hängen. ZFS hat nicht ohne Grund die Empfehlung ECC RAM zu verwenden, da ungeprüfter Speicher dort korrumpierte Wörter auf die Platte einbringen kann, an den Sicherheitsmechanismen des Dateisystems vorbei (wenn auch unwahrscheinlich). Andere Dateisysteme (APFS/HFS) haben gar keine solchen Sicherheitsmechanismen.
Außerdem gibt es mit z.B. Row Hammering ja sogar Attacken, die explizit versuchen Bits anderer Programme flippen zu lassen.

 

[Madcat]

Aber kommen wir zum Thema Stromverbrauch. Der Mac Mini 2018 hat laut Apple einen Idle-Energiebedarf von 0,34W.

Öhm...falsch geschaut? Der Mac Mini hat im Off-Mode, also wenn er ausgeschaltet ist, noch 0.34W Leistungsaufnahme. Im Idle-Mode, wenn er noch ein Bild ausgibt, braucht er 11.5W und im Sleep-Mode sind es immerhin noch 1.16W (alles natürlich auf unser 230 V Netz bezogen, Seite 9 auf dem von dir verlinkten Dokument). Macht IMO also schon Sinn, ihn wirklich auszuschalten, auch über Nacht

 

[electricdawn]

Ich schalte meinen Rechner abends aus um Strom zu sparen, @mj. Ich habe nie etwas anderes behauptet. Mein MacBook läuft teilweise eine Woche, zwei Wochen, bis ich es halt wieder auf laden muss. (Ich benutze es meist nicht mehr als eine halbe Stunde am Tag). Trotzdem sind kippende Bits keine Esoterik, sondern Realität. Und ja, den Rechner neu zu starten führt wieder zu einem stabileren, frisch von Platte geladenen System.

 

[mj]

Öhm...falsch geschaut? Der Mac Mini hat im Off-Mode, also wenn er ausgeschaltet ist, noch 0.34W Leistungsaufnahme. Im Idle-Mode, wenn er noch ein Bild ausgibt, braucht er 11.5W und im Sleep-Mode sind es immerhin noch 1.16W (alles natürlich auf unser 230 V Netz bezogen, Seite 9 auf dem von dir verlinkten Dokument). Macht IMO also schon Sinn, ihn wirklich auszuschalten, auch über Nacht

Stimmt, du hast recht. Ich bin in der Zeile verrutscht, der Mini braucht im Ruhezustand 1,16W statt 0,34W. Mea culpa. Dadurch ändern sich meine Ergebnisse natürlich: 14W über Nacht (12h), 56W über das Wochenende und Kosten von 0,87€ über ein ganzes Kalenderjahr gerechnet.

@electricdawn Ich habe nie behauptet, dass kippende Bits Esoterik sind. Dass Bits kippen können wird niemand bestreiten, lediglich die Wahrscheinlichkeit, Häufigkeit und Folgen sind zu diskutieren. Einer Studie von Google zufolge haben rund 70% der eigenen Server über einen Zeitraum von über drei Jahren kein einziges gekipptes Bit gezeigt - die Wahrscheinlichkeit, dass es also innerhalb von einer, zwei oder gar vier Wochen bei einem Heimanwender-PC passiert ist also ausgesprochen gering.

Und mit dem ECC habt ihr natürlich recht. Ich hab an das Paritäts-Bit gedacht und nicht an die aktive Korrektur.

 

[iNyx]

im Sleep-Mode sind es immerhin noch 1.16W

Damit kann man doch leben. Jedes Nachtlicht braucht mehr.

 

[Madcat]

Jedes Nachtlicht braucht mehr.

Also ein Nachtlicht sollte eigentlich heutezutage nicht mehr brauchen (wäre sonst hoffnungslos veraltet) aber ist schon klar worauf man hinaus will

Stimmt, du hast recht. Ich bin in der Zeile verrutscht, der Mini braucht im Ruhezustand 1,16W statt 0,34W. Mea culpa. Dadurch ändern sich meine Ergebnisse natürlich: 14W über Nacht (12h), 56W über das Wochenende und Kosten von 0,87€ über ein ganzes Kalenderjahr gerechnet.

Ja, viel ist es nicht aber schon mehr als wenn mans ausschaltet wie du ja schön vorgerechnet hattest. Aber eine Bitte: Schreib Wh...der Mini braucht über Nacht 14 Wh, nicht 14W. Die Zeit mag noch so lang sein, das ändert nichts daran, dass der Mini im Ruhezustand 1.16W braucht, nicht x*1.16W. Da kommt bei mir einfach der Physiker durch
Und...also ich komm bei 14Wh *365 Tage auf rund 5 kWh...bei 30 Cent/kWh macht das bei mir 1.50€...sofern man also den Mini jede Nacht im Sleep lässt, nicht ausschaltet.
Und wenn man ihn nur am WE an lässt macht das bei mir 14Wh * 2Tage/WE*52WE rund 1.5 kWh...also etwa 0.45€...irgendwie hab ich verpasst wie du auf die 0.87€ kommst