[Guide] Ultra Low Power x86 Homeserver | 1G 2,5W Idle

[ct100]

Man nehme:

- Mini-PC mit AMD Strix Point APU und verlötetem LPDDR5X Arbeitsspeicher. Die APU ist monolithisch und im TSMC N4P Prozess hergestellt. Durch das moderne Herstellungsverfahren und dem im Vergleich zu normalem DDR5 SO-DIMM wesentlich effizienteren Arbeitsspeicher hat das Gesamtsystem eine sehr geringe Idle-Leistungsaufnahme.
- PCIe M.2 SSD(s) mit möglichst niedrigem Idle-Verbrauch im PCIe ASPM L1 Modus und funktionierendem APST (Autonomous Power State Transition).
- 19V DC Netzteil mit sehr hoher Effizienz im Low-Power Bereich unter 5W.


In meinem Fall habe ich mich für folgende Komponenten entschieden:

- Beelink SER9 Pro AMD Ryzen AI 9 HX 370 32GB Mini-PC inkl. HuntKey HKA12019063-0A3 120W 19V Netzteil
- 2x Samsung 990 Pro 4TB M.2 2280 PCIe SSDs


Konfiguration:

- Windows 11 24H2 mit Hyper-V und WSL
- Aktueller AMD Chipsatz Treiber
- Aktueller Realtek Ethernet Treiber (Energy Efficient Ethernet muss manuell im Treiber aktiviert werden!)
- PCIe ASPM L1 aktiv (Energiesparplan PCI Express: Maximale Energieeinsparungen)
- BIOS Default Einstellungen (Balanced 54W TDP), kein Untervolting o.ä.
- Lüfter per BIOS auf 450RPM im Idle reduziert
- Interner Lautsprecher und Mikrofon-Array physisch getrennt
- Nur 19V DC Power und Netzwerkkabel (1G Verbindung, 1m Kabellänge) angeschlossen


Ergebnis:

- Stromverbrauch (An der Steckdose gemessen, Messgerät AVM FRITZ!DECT200, Messgenauigkeit +/- 100mW)

Idle:

100% CPU-Last:

Teillast:
-10 bis -8 | Alle Dienste (Idle) + 1x Win 11 VM (Idle)
-8 bis -6 | + 4K Jellyfin Stream (~90 Mb/s, kein Transcoding)
-6 bis -4 | + 4K Jellyfin Stream (~90 Mb/s, kein Transcoding)
-4 bis -2 | + 4K Jellyfin Stream (~90 Mb/s, kein Transcoding)
-2 bis 0 | Minimale Dienste (Idle)

Idle mit USB-C PD (Ugreen Nexode X 100W GaN) statt 19V DC Netzteil:

Mehrverbräuche im Idle:
2.5G Ethernet statt 1G Ethernet (mit EEE): +0,3W
2.5G Ethernet statt 1G Ethernet (ohne EEE): +0,7W
WiFi 6 (Intel AX200) statt 1G Ethernet: +0,4W


Fazit:

- AMD Strix Point bietet aktuell den besten Idle-Verbrauch für einen Homeserver bei gleichzeitig sehr hoher CPU und GPU-Leistung.

- Mit einem komplett passiven Strix Point System und weiteren Optimierungen ist wahrscheinlich unter 2W Idle möglich.

- Durch den sehr hohen Preis für AMD Strix Point (SER9 kostet aktuell 1100€) lohnt sich ein Upgrade eines bestehenden Systems nur um Strom zu sparen kaum. Diese Situation wird sich wohl erst mit dem Erscheinen von günstigen AMD Krackan Point Mini-PCs verbessern.


Sonstiges zum Beelink SER9:

- Der SER9 hat im Vergleich zu anderen Strix Point Mini-PCs mit Abstand die beste Kühllösung. Es ist sogar möglich im Idle den CPU-Lüfter komplett abzuschalten. Doch leider steigen dann durch das oben geschlossene Gehäuse die CPU Temperaturen auf ~65°C (bei 20°C Raumtemperatur), was die Effizienz verringert und die Ersparnis des nicht laufenden Lüfters zunichte macht. Am besten ist es den Lüfter mit minimaler Drehzahl (400-500RPM) im Idle laufen zu lassen, was die CPU-Temperaturen bei 30-35°C hält.

- Auch ohne laufenden Lüfter ist der Mini-PC nicht lautlos. Das Spulenfiepen (ohne Lautsprecher) ist bei absoluter Stille ab ca. 3m Distanz mit guten Ohren nicht mehr wahrnehmbar.

- Der verbaute interne Lautsprecher ist eine absolute Fehlkonstruktion, da die Verstärker-Platine auf dem Lautsprecher nicht abgeschirmt ist, und so das bestehende Spulenfiepen des Systems über den Lautsprecher signifikant verstärkt wird. Zum Glück kann man den Lautsprecher durch das Entfernen eines Flachbandkabels dauerhaft stilllegen.

- Das verbaute Mikrofon-Array ist ein USB-Gerät und lässt sich durch das Entfernen eines Flachbandkabels dauerhaft ohne negative Effekte deaktivieren.

 

[Haldi]

Ach du heiliger Bimbam.
Das sind ja absolute Bestwerte. Hut ab AMD. Kein wunder kriegen die Laptops so gute Akku Laufzeiten hin.

BTW du hast 2x nVME verbaut?
Im Raid1? Oder schläft eine?

Aber Idle werte beiseite.
Wie siehts denn mit der Effizienz aus? Für was hast du das System geplant?
Wenn da mal par Sachen drauf laufen wie zbsp Home-Assistant und 5-6 docker Container das eine Grundlast anliegt, wie siehts dann wohl aus?

Aber ja.

Durch den sehr hohen Preis für AMD Strix Point (SER9 kostet aktuell 1100€)

Nicht Vertretet bar. Egal wie toll die sind.

 

[sch4kal]

Nächste Mission, Low Power NAS mit richtigem ECC RAM

 

[pwnbert]

Uhlala, das sind Ryzen 7700 Werte...


Da fühl ich mich mit meinen Cezanne Gurken ja direkt steinzeitlich... na gut, ich red mir die 128 GB ECC schön.

 

[Haldi]

Low Power NAS mit richtigem ECC RAM

Gibt es aufgelöteten ECC RAM?

Edit: müsste wohl schon.

LPDDR5X with enhanced ECC for automotive rises to the challenge

Micron Technology has been the global leader in memory and storage solutions in the automotive market for over 30 years. This success builds on our innovation and close collaboration with the ecosystem of automotive SoC vendors, OEMs and tier 1 suppliers.

www.micron.com

Aber wer verbaut sowas?^^

 

[ct100]

BTW du hast 2x nVME verbaut?
Im Raid1? Oder schläft eine?

Ja 2x Samsung 990 Pro 4TB NVME SSDs. 2x Lexar NM790 4TB wäre noch sparsamer gewesen, aber ich hatte die Samsung bereits von meinem alten Server.

Kein RAID. 1x Betriebssystem inkl. VMs und 1x für Daten.

Aber Idle werte beiseite.
Wie siehts denn mit der Effizienz aus? Für was hast du das System geplant?

Das System dient als zentraler Server für mehrere Android Clients (Tablets und TVs). Die Clients können per RDP in VMs arbeiten, Dienste per Webinterface nutzen und mit Jellyfin Medien streamen. Das gesamte Netzwerk besteht jetzt nur noch aus 1x Router (6W Idle) + 1x Mini-PC Server (2,5W Idle) + Clients.

Wenn da mal par Sachen drauf laufen wie zbsp Home-Assistant und 5-6 docker Container das eine Grundlast anliegt, wie siehts dann wohl aus?

Ich werde den 1. Post nach und nach mit mehr Messwerten ergänzen.

Nächste Mission, Low Power NAS mit richtigem ECC RAM

Keine Chance. Für so niedrige Idle Werte wirst du mit dem teilweisen ECC von LPDDR5X auskommen müssen.

 

[pwnbert]

Keine Chance. Für so niedrige Idle Werte wirst du mit dem teilweisen ECC von LPDDR5X auskommen müssen.

So viel Strom braucht der ECC selbst ja nicht.
Die Frage ist ja eher, ob sowas angeboten wird bzw. ob das bei der sparsamen Hardware irgendwie geht.
Klar, ist ne andere Liga, aber beim 5600/5700G vs 5650G/5750G machts keinen Unterschied ob ich ECC verwende oder nicht.

Ich denke eher, die Frage ist, ob Strix Point das grundsätzlich könnte, die 2. Frage ist dann, obs jemand baut.

 

[Haldi]

Ich denke eher, die Frage ist, ob Strix Point das grundsätzlich könnte

Die Pro version kann das.

AMD Ryzen AI 9 HX PRO 370 Specs

Strix Point, 12 Cores, 24 Threads, 2000 MHz, 28 W

www.techpowerup.com

Aber ob das jemals jemand bauen wird?
Und wenn da noch 10gbit und Sata Ports verbaut werden ists mit der Effizienz eh vorbei.

 

[Supaman]

Technisch gesehen absolut geiler Sh*t, ökonomisch betrachtet eher unbrauchbar. Grob überschlagen ist die AMD CPU je nach UseCase ca. 2-5x so schnell wie ein Intel n97. Die MiniPCs mit n97 brauchen aber auch nur um die 10w, kosten aber auch nur <250 Euro. Für die paar Watt Ersparnis und das mehr an Leistung beim Beelink AMD dann aber ~1.300 Euro hinzulegen, rechnet sich einfach nicht.

 

[Haldi]

MiniPCs mit n97 brauchen aber auch nur um die 10w,

die meisten N100 China Büchsen brauchen um die 15-25W peak.
Das mit 10W zu vergleichen ist unfair.

 

[Supaman]

die meisten N100 China Büchsen brauchen um die 15-25W peak.
Das mit 10W zu vergleichen ist unfair.

Das ist richtig, das habe ich nicht präzise genug formuliert. Ich meinte natürlich den Idle Verbrauch, da solche Systeme i.d.r. für Linux und Docker Anwendungen genutzt werden, die einfach nur "da sein" müssen und auch keine exorbitante Leistung erfordern, geschweige denn permanennt unter Peak LAst laufen. Wenn man ein System mit Wumms braucht und/oder viel Speicherplatz, muss man eh auf eine ganz andere Geräteklasse umsteigen, was dann bei mindestens 30-50w anzusiedeln ist.

Meine ganz persönlichen Ansprüche für Heimserver sind: möglichst Lautlos, klein und unter 30w. Ja es ist schick, den Wert zu drücken, aber nicht um jeden Preis, da es unter dem Strich am Jahresende einfach nicht ins Gewicht fällt. Ab einer gewissen Schwelle ist das eher sportlich zu sehen, als das es unter Berücksichtung von (finanziellem) Aufwand irgendwie Sinn macht.

Da kann man dann eher mal über ein Balkonkraftwerk nachdenken, das die Grundlast abfedert oder eine Pizza weniger aufbacken.

 

[ct100]

Update: Idle mit USB-C PD und Teillast Verbrauchswerte zum 1. Post hinzugefügt.

Selbst ein sehr gutes GaN USB-C PD Netzteil hat bei der Effizienz keine Chance gegen das 19V DC-Netzteil.

Der niedrige Teillastbereich wird stark durch die SSDs geprägt. Wenn beide SSDs durch Zugriffe konstant wach gehalten werden ist man bei 10W. Wenn nur eine SSD ab und zu aufwachen muss bei 2,5W bis 5W.


Wenn ich die realen 24h-Verbrauchswerte der letzten Tage auf ein Jahr hochrechne, wird das System bei mir ca. 60€ pro Jahr an Stromkosten einsparen.

Die Stromkostenersparnis ist natürlich Klasse. Was mir aber auch wichtig war ist endlich statt einem Serverschrank mit mehreren Servern und Netzwerktechnik nur noch einen einzigen, portablen All-in-One Server zu haben. Eine Kombination aus Hypervisor, NAS und Medienserver mit Idle-Verbrauchswerten wie ein ARM SBC.

 

[Liesel Weppen]

Das ist richtig, das habe ich nicht präzise genug formuliert. Ich meinte natürlich den Idle Verbrauch, da solche Systeme i.d.r. für Linux und Docker Anwendungen genutzt werden, die einfach nur "da sein" müssen und auch keine exorbitante Leistung erfordern, geschweige denn permanennt unter Peak LAst laufen. Wenn man ein System mit Wumms braucht und/oder viel Speicherplatz, muss man eh auf eine ganz andere Geräteklasse umsteigen, was dann bei mindestens 30-50w anzusiedeln ist.

Das ist falsch. Dabei spielts auch keine Rolle "wofür irgendwelche Systeme nach Meinung von irgendjemanden gedacht" sein sollen.
Geringer Idleverbrauch und mögliche Peakleistung schließen sich nicht derart bedingungslos gegenseitig aus.
Mein NUC11 (Intel i5-1135G7, 2x32GB RAM, 1TB NVMe) braucht im Idle ~3W, mein Intel N100-NUC (16GB RAM, 500GB NVMe) frisst im Idle schon 5W.
Der massive Unterschied kommt aber unter Last. Der 1135G7 geht unter Last bis auf 50W hoch und ist dabei 3mal so schnell wie der N100 unter Volllast, welcher dann gerademal 15W nimmt.

Der i5-1135G7 ist via Bios auf 25W TDP angehoben (ohne manuelle Anpassung nimmt er maximal 35W (Steckdose, nicht CPU!!) und ist entsprechend langsamer), mein N100 erlaubt leider im Bios keine Anhebung des Powerlimits... also mit N100 mag durchaus mehr gehen, aber am Verhältnis ändert sich damit auch nicht viel. Unterm Stich ist damit der N100 ein bisschen effizienter... aber er kann halt nicht die Peakleistung vom i5-1135G7 liefern.

 

[Zeitmangel]

Träumchen. Der Preis für die Kiste macht das aber leider alles wieder platt.

Ist beim Homeserver/Homelab der Idle nicht der ausschließliche King? Wieviel der Infrastruktur/der Dienste muss bei euch rennen, wenn ihr nicht daheim seid bzw. auch sonst keiner der Mitbewohner? Die Idee mit einem Lab was sich nach und nach nachts StD runterfährt und am Tag vom ersten Benutzer/Client wieder erweckt wird - und in 15s wieder oben ist - hatte ich auch. Deswegen hab ich keinen Lab...

 

[ct100]

Träumchen. Der Preis für die Kiste macht das aber leider alles wieder platt.

Ja. Es braucht bezahlbare Mini-PCs mit Ryzen AI 7 350 und Ryzen AI 5 340 (AMD Krackan Point). Ryzen AI 9 HX 370 ist als Topmodell einfach sehr teuer.

Ist beim Homeserver/Homelab der Idle nicht der ausschließliche King?

Ja. Aber auch die Effizienz unter geringer Last und die maximale CPU/GPU-Leistung sind wichtig. Mit ARM SBCs lassen sich Server mit 1W im Idle bauen, die Leistung reicht für ein Homelab mit Virtualisierung aber nicht aus.

 

[Zyxx]

Die Performance deines Ryzens ist ja mal bombastisch für den Verbrauch.
Danke für den Thread.

Ich überlege an meinem ARM Server rum, erst Raspberries vor vielen Jahren, dann Odroids, mittlerweile ein Orangepi mit 8Kernen (und nur 8GB verlötetem / zuwenig RAM).
So schön der Verbrauch (20W Netzteil) und die theoretische Leistung hier auch sind... hat man etwas das nur für x86 geschrieben wurde, knabbert die Umsetzung auf ARM mittels bspw. hangover oder box86/64 immer etwas an der Reaktionszeit.

Mal schauen wie lange der noch bleibt.

 

[Zeitmangel]

Ja. Aber auch die Effizienz unter geringer Last und die maximale CPU/GPU-Leistung sind wichtig. Mit ARM SBCs lassen sich Server mit 1W im Idle bauen, die Leistung reicht für ein Homelab mit Virtualisierung aber nicht aus.

Das ist der Einzellfall was man als Server fahren will. Server haben früher Durchsatz gebraucht, nicht GPU-Leistung Aber ja. Für Teillast sollte es halt ausreichend sein. Für mich wäre schon der 340er top

Es müsste aber auch mit "deinem" Netzteil funktionieren und ein Gehäuse was eine passive Kühlung macht in wenigstens 10" Gehäuse. Echt goil

 

[TOMillr]

@ct100
Gibt es einen Grund, wieso du dich hier für die Samsung 990 Pro 4TB M.2 2280 PCIe SSD anstelle der Lexar NM790 4TB M.2 NVME SSD aus deinem NanaPi-Build entschieden hast?

 

[ct100]

2x Lexar NM790 4TB wäre noch sparsamer gewesen, aber ich hatte die Samsung bereits von meinem alten Server.

 

[RandomLV]

Beeindruckende Werte Könntest du eventuell testen wie hoch der Verbrauch beim Streaming unter Kodi für Full HD / 4K ist? Danke!

 

[ct100]

Beeindruckende Werte Könntest du eventuell testen wie hoch der Verbrauch beim Streaming unter Kodi für Full HD / 4K ist? Danke!

Beelink SER9 (4K-Display per HDMI mit fixer 4K-Auflösung, 1x USB Eingabegerät, 1G Ethernet, 19V DC-Netzteil)

Idle mit Display an: 4,5W
Idle mit Display aus oder im Energiesparmodus: 2,8W

Lokale Videowiedergabe (1080p mit 7 Mbit Bitrate): ~12W
Lokale Videowiedergabe (2160p mit 90 Mbit Bitrate): ~16W

 

[RandomLV]

Super, vielen Dank. Im Hinblick auf die Effizienz kann da wohl außer einem Mac M4 Mini nicht viel mithalten.

 

[ct100]

WiFi 7 für AMD-Systeme:

Da WiFi 7 M.2 Karten von Intel nicht mit AMD-Systemen kompatibel sind hat man derzeit nur die Auswahl zwischen Mediatek und Qualcomm.

Vergleich von WiFi 7 Karten: https://techtest.org/wlan-7-karten-von-intel-qualcomm-und-mediatek-im-vergleich-wer-baut-die-beste/

Ich habe mich für die MT7927 entschieden. Es gibt dafür leider noch keinen Linux Treiber, aber unter Windows 11 bietet sie eine sehr solide Leistung.

Da die M.2 Karte kaum einzeln zu bekommen ist muss man sie aus einem PCIe Adapter ausbauen.

TP-Link Archer TBE552E (64€):

Verbaut im Beelink SER9:

Neue Idle Verbrauchswerte:
(Beelink SER9, 2x Samsung 990PRO 4TB, Mediatek MT7927, 19V DC HuntKey Netzteil, ohne Monitor und Eingabegeräte, WLAN-Verbindung aktiv)