Proxmox Strom Sparen – 5 Tipps

Die steigenden Stromkosten machen es immer wichtiger, energieeffizient zu handeln – auch in der IT. Wenn Du Proxmox als Virtualisierungsplattform nutzt, kannst Du gezielt Maßnahmen ergreifen, um Strom zu sparen, ohne auf Performance verzichten zu müssen. Gerade kleine Server in Heimnetzwerken und Homelabs die rund um die Uhr laufen können zum Strom und damit Geldfresser werden. In diesem Artikel zeige ich Dir praktische Tipps, wie Du mit Proxmox Strom sparen und damit gleichzeitig Deinen ökologischen Fußabdruck reduzieren kannst.

Vorab: Stromverbrauch messen

Um die Auswirkungen unserer Maßnahmen auch sichtbar zu machen, sollten wir erst einmal den Stromverbrauch vor den Stromverbrauch Optimierungen messen. Dafür reicht ein günstiges Messgerät* oder eine smarte Steckdose wie z.B. die TP-Link Tapo P110.

Proxmox Strom Sparen: 5 Tipps

Die 5 Tipps zum Proxmox Strom sparen decken die Anschaffung der Hardware, über BIOS Einstellungen und über Softwareeinstellungen in Proxmox selber.

Die richtige Hardware

Natürlich bildet die richtige Auswahl der Hardware die Basis um den Energieverbrauch von Proxmox zu optimieren. Alte Enterprise Hardware hat oft einen hohen Idle Verbrauch, Richtung 200 Watt oder mehr. Deswegen sollte man sich lieber Consumer Hardware anschauen. Besonders mini PCS eigenen sich gut, da sie oft mit nur 15 bis 20 Watt Idle Stromverbrauch punkten. Dafür sind die Erweiterungsmöglichkeiten sehr eingeschränkt.

Auch bei Erweiterungskarten sollte man auf den Stromverbrauch achten. So verbraucht die Intel X520-D2 10Gbit Netzwerkkarte alleine schon 8,6 Watt. Das beeinflusst auf den Proxmox Strom verbrauch.

Im Hardwareluxx Forum gibt es eine gepflegte Liste von besonders Stromsparenden Konfigurationen für Proxmox.

Generell kommt es auf alle Komponenten an: Beim Netzteil angefangen, das einen bestimmten Eigenverbrauch aufweist. Zudem gibt es verschiedene Effizienz Stufen wie Bronze, Silber, Gold und Platinium.

Komponenten die eher für einen hohen Stromverbrauch sprechen wären

• Grafikkarten
• RAID Controller / HBAs
• Netzwerkkarten mit mehr als 10 GBit Geschwindigkeit

BIOS Einstellungen richtig setzen

Unnötige Hardware deaktivieren

Die meisten BIOS / UEFI bieten die möglichkeit bestimmte Hardware zu deaktivieren. Bei einem Virtualisierungshost wird z.B. der Audio Chip oft nicht benötigt. Ähnliches gilt für unbenutzte PCie Geräte, COM Ports, USB Ports.

ASPM aktivieren

ASPM (Active State Power Management) ist eine Technologie, die in Computern eingesetzt wird, um den Energieverbrauch von PCIe-Verbindungen (Peripheral Component Interconnect Express) zu optimieren. PCIe ist ein Hochgeschwindigkeits-Interface, das häufig zur Anbindung von Hardwarekomponenten wie Grafikkarten, SSDs oder Netzwerkkarten genutzt wird.

Wie funktioniert ASPM?

ASPM schaltet automatisch zwischen verschiedenen Leistungszuständen (Power States) um, abhängig von der Auslastung und den Anforderungen des Systems.

Leistungszustände bei ASPM:

1. L0 (Active State): Der normale Betriebszustand mit voller Leistung.
2. L0s (Low-Power Substate): Ein Zustand mit geringem Energieverbrauch, bei dem die Verbindung teilweise deaktiviert wird, um Strom zu sparen.
3. L1 (Low-Power State): Ein tiefer Schlafzustand, bei dem die Verbindung fast vollständig abgeschaltet wird, um den Verbrauch weiter zu reduzieren.

Der Wechsel erfolgt automatisch und in Millisekunden, sodass die Performance des Systems nicht beeinträchtigt wird. ASPM sollte also unbedingt im BIOS aktiviert werden.

CPU Stromsparfunktionen aktivieren

Auch die CPU bietet Powerstats, in dem Fall: C-Stats gennant. Je nach Hersteller und Version solltest du bis zu C10 aktivieren können. Es kann aber auch sein das die Optionen nur bis C6 reicht. Viel Stromeinsparung lässt man da aber nicht liegen.

Was sind C-States?

C-States sind Energiesparmodi für Prozessoren, die dabei helfen, den Stromverbrauch zu reduzieren, wenn die CPU nicht vollständig ausgelastet ist. Jeder C-State repräsentiert einen Energiesparzustand, wobei C0 der aktive Modus ist und höhere C-States (z. B. C1, C2, C3) tiefere Energiesparmodi darstellen. In diesen Zuständen werden Teile der CPU deaktiviert oder in den Ruhezustand versetzt, um Energie zu sparen.

In Kombination mit Proxmox Strom sparen kannst Du durch das Aktivieren von C-States im BIOS und das richtige CPU-Management sicherstellen, dass Dein Server besonders effizient arbeitet, ohne die Performance unter Last zu beeinträchtigen. Hier ist eine detaillierte Auflistung der gängigen C-States und ihrer Funktionen:

C0 – Active State

• Beschreibung:
  Der aktive Betriebszustand der CPU, in dem sie Berechnungen durchführt.
• Energieverbrauch:
  Höchster Verbrauch, da alle CPU-Kerne aktiv arbeiten.
• Anwendung:
  Wird genutzt, wenn Anwendungen oder Prozesse laufen.

C1 – Halt State

• Beschreibung:
  Der erste Energiesparzustand, bei dem die CPU keine aktiven Aufgaben mehr ausführt, aber bereit ist, sofort wieder zu arbeiten.
• Energieverbrauch:
  Reduziert im Vergleich zu C0, jedoch minimal.
• Anwendung:
  Kurzzeitige Leerlaufzustände.

C2 – Stop Clock State

• Beschreibung:
  Ein tieferer Energiesparmodus, in dem die CPU den Takt des Prozessors anhält, um Energie zu sparen.
• Energieverbrauch:
  Niedriger als in C1, mit etwas längerer Aufwachzeit.
• Anwendung:
  Bei längeren, aber nicht dauerhaften Leerlaufphasen.

C3 – Sleep State

• Beschreibung:
  In diesem Zustand wird die interne CPU-Logik deaktiviert, während der Cache-Inhalt erhalten bleibt.
• Energieverbrauch:
  Deutlich geringer als in C2, aber mit längerer Reaktionszeit.
• Anwendung:
  Bei längeren Leerlaufzeiten, z. B. zwischen rechenintensiven Aufgaben.

C4 – Deep Sleep State

• Beschreibung:
  Ein tiefer Schlafzustand, in dem sowohl die CPU-Logik als auch die Spannung weiter reduziert werden. Der Cache bleibt erhalten.
• Energieverbrauch:
  Sehr niedrig, aber mit spürbarer Verzögerung beim Reaktivieren.
• Anwendung:
  Für Systeme, die über einen längeren Zeitraum nicht aktiv genutzt werden.

C6 – Deep Power Down State

• Beschreibung:
  In diesem Zustand wird die CPU nahezu vollständig abgeschaltet. Spannung und Cache-Inhalt werden ebenfalls entfernt.
• Energieverbrauch:
  Extrem niedrig, der niedrigste Verbrauch unter den standardmäßigen C-States.
• Anwendung:
  Maximales Energiesparen, besonders in Servern oder Systemen, die nur sporadisch genutzt werden.

GPU Stromsparfunktionen aktivieren

Die effiziente Nutzung von GPU-Power-States ist ein wichtiger Schritt, um Energie zu sparen, insbesondere wenn Proxmox als Hypervisor verwendet wird. GPUs von Nvidia und AMD verfügen über sogenannte Power States, die den Stromverbrauch dynamisch an die Arbeitslast anpassen. Doch wie sieht das unter Proxmox aus?

Power States und Proxmox

In Proxmox können die Power States einer GPU nur dann verwaltet werden, wenn die GPU an eine virtuelle Maschine (VM) durch GPU-Passthrough zugewiesen ist. Wird die GPU nicht aktiv von einer VM genutzt, verbleibt sie oft im sogenannten „Idle State“, in dem deutlich mehr Strom verbraucht wird. Dies liegt daran, dass die GPU ohne eine aktive VM nicht in die stromsparenden Modi wechseln kann, die normalerweise von den Treibern des Betriebssystems der VM gesteuert werden.

Die Power States von GPUs (sowohl Nvidia als auch AMD) sind spezielle Betriebsmodi, die auf Energieeffizienz und Leistung ausgelegt sind. Sie passen die Taktraten und Spannungen der GPU an die aktuelle Arbeitslast an. Hier eine kurze Übersicht:

Nvidia Power States (P-States)

• P0: Maximale Leistung. Dieser Zustand wird bei anspruchsvollen Aufgaben wie Gaming oder GPU-Rendering genutzt.
• P1-P8: Verschiedene Abstufungen der Leistung, abhängig von der Arbeitslast. Zum Beispiel für weniger intensive Anwendungen oder Teillast.
• P8-P12: Energiesparmodi, die bei Leerlauf oder geringer Aktivität aktiviert werden. Die GPU taktet hier auf ein Minimum herunter.
• Adaptive Mode: Nvidia-GPUs wechseln dynamisch zwischen P-States basierend auf der Last.

AMD Power States (PowerPlay States)

• DPM (Dynamic Power Management) States: Verschiedene Leistungsstufen, die sich automatisch anpassen:
  • D0: Volle Leistung, aktiviert bei hoher Auslastung.
  • D1-D3: Abgestufte Energiesparmodi, die in Teillast- oder Leerlaufsituationen verwendet werden.
• ZeroCore Power: Ein spezieller Modus, in dem die GPU fast vollständig abgeschaltet wird, wenn der Bildschirm im Standby ist.

Gemeinsamkeiten

• Boost-Modus: Beide Hersteller bieten eine Boost-Technologie (Nvidia GPU Boost, AMD Boost Clock), die bei ausreichender Kühlung und Stromversorgung die Taktrate temporär über das nominelle Limit hebt.
• Idle-Modus: Minimale Leistungsaufnahme, wenn keine signifikante Last anliegt.

Die Power States helfen dabei, Energieverbrauch, Hitzeentwicklung und Leistung optimal zu balancieren.

Hoher Stromverbrauch ohne VM

Ist die GPU in Proxmox nicht an eine VM gebunden, bleibt sie in einem Standardmodus mit höherer Leistungsaufnahme. Das führt dazu, dass der Energieverbrauch steigt, selbst wenn die GPU nicht aktiv genutzt wird. Dieses Problem wurde auch im Proxmox-Forum diskutiert.

Mit GPU-Passthrough in Proxmox Strom sparen

Um mit Proxmox Strom zu sparen, solltest du Folgendes beachten:

1. Weise die GPU einer VM zu: Nur so kann die VM die Power States der GPU steuern.
2. Sorge dafür, dass die GPU-Treiber in der VM korrekt installiert sind: So kann die GPU in den stromsparenden Modus wechseln (z. B. P8 bei Nvidia oder ZeroCore bei AMD), wenn sie nicht benötigt wird.
3. Prüfe die GPU-Passthrough-Einstellungen: Eine falsche Konfiguration kann dazu führen, dass die GPU und damit der Proxmox Server unnötig viel Strom verbraucht.

Im Forum wurde auch eine Möglichkeit gefunden das ganze zu Automatisieren.

Energie sparen mit einer Dummy-VM für GPU Power States unter Proxmox

Wenn man die VM die der GPU zugewiesen ist nur zeitweise Verwendet kann es Sinnvoll sein die Power States über eine Dummy VM zu steuern. Diese wird Automatisch gestartet, wenn die Haupt VM heruntergefahren wird. Dadurch das die Treiber installiert sind kann die GPU in einen Niedrigen Power State gesetzt werden.

Schritt 1: Dummy-VM einrichten

Erstelle eine VM in Proxmox

• Ressourcen: 512 MB RAM, 2 CPU-Kerne, 4 GB Speicher.
• Betriebssystem: Debian (z. B. Debian Bookworm).

Füge die GPU als PCI-Gerät hinzu

• Navigiere in Proxmox zu deiner Dummy-VM.
• Gehe auf Hardware > PCI-Gerät hinzufügen und wähle die GPU aus.

Debian konfigurieren

Öffne die Datei /etc/apt/sources.list

nano /etc/apt/sources.list

Füge das folgende Repository hinzu:

deb http://deb.debian.org/debian bookworm main contrib non-free non-free-firmware

Aktualisiere die Paketquellen und installiere die Nvidia-Treiber:

apt update
apt install nvidia-smi

Starte die VM neu:

reboot

Schritt 2: Hookscript erstellen

Das Hookscript sorgt dafür, dass die Dummy-VM automatisch startet und stoppt, je nachdem, ob die Haupt-VM aktiv ist.

Wechsle in das Verzeichnis für Hookskripte:

cd /var/lib/vz/snippets

Erstelle und mache das Skript ausführbar

touch nvidiavm.sh
chmod +x nvidiavm.sh
nano nvidiavm.sh

Füge den folgenden Inhalt ein (passe die VM-IDs an):

#!/bin/bash
VMID=$1
PHASE=$2

if [ "$VMID" = "105" ]; then
  if [ "$PHASE" = "pre-start" ]; then
    echo "Win10 VM pre-start: Stopping Nvidia Dummy VM"
    qm stop 200

  elif [ "$PHASE" = "post-stop" ]; then
    echo "Win10 VM post-stop: Starting Nvidia Dummy VM"
    qm start 200
  fi
fi

• VMID 105: Die ID der ressourcenintensiven VM.
• VMID 200: Die ID der Dummy-VM.

Speichere die Datei mit STRG + X und „Y“

Schritt 3: Hookscript der Haupt-VM zuweisen

Binde das Skript an deine leistungsintensive VM:

qm set 105 --hookscript local:snippets/nvidiavm.sh

Starte und stoppe die Haupt-VM. Überprüfe die Ausführung des Hookscripts mit:

journalctl -b

Du solltest Einträge wie diesen sehen:

Jul 29 01:53:48 deb qmeventd[135980]: Win10 VM post-stop: Starting Nvidia Dummy VM

Mit diesem Setup bleibt deine GPU auch im Leerlauf in einem stromsparenden Zustand. Die Dummy-VM sorgt dafür, dass die Nvidia-Treiber geladen bleiben, während das Hookscript die automatische Steuerung übernimmt.

CPU-Takt senken, um mit Proxmox Strom zu sparen

Proxmox deaktiviert standardmäßig alle Stromsparfunktionen, um maximale Leistung zu gewährleisten. Doch mit ein paar Anpassungen kannst du die CPU-Taktung senken und so effizient mit Proxmox Strom sparen. Diese Änderungen sind zwar nicht offiziell unterstützt, funktionieren aber problemlos. Beachte jedoch, dass dein System möglicherweise etwas träger reagiert, da Komponenten erst aus dem Energiesparmodus „aufgeweckt“ werden müssen.

CPU-Modus überprüfen

Um herauszufinden, in welchem Modus deine CPU arbeitet, kannst du diesen Befehl nutzen:

cat /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_governor

Jeder CPU-Kern wird hier einzeln aufgelistet. Standardmäßig steht der Modus auf „performance“. Möchtest du die aktuelle Frequenz der CPU-Kerne sehen, gib ein:

cat /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_cur_freq

CPU in den Energiesparmodus versetzen

Um die CPU effizienter zu machen und den Takt zu senken, kannst du den „scaling_governor“ auf „powersave“ stellen:

echo "powersave" | tee /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_governor

Das senkt die Frequenz der CPU-Kerne und hilft dir dabei, mit Proxmox Strom zu sparen. Allerdings wird dieser Wert nach einem Neustart oder Update wieder auf den Standardwert zurückgesetzt.

Einstellung dauerhaft speichern

Damit der Energiesparmodus nach einem Neustart aktiv bleibt, kannst du den Befehl in die Crontab eintragen:

Öffne die Crontab mit:

crontab -e

Falls du gefragt wirst, welchen Editor du nutzen möchtest, wähle „nano“. Also die „1“ auf der Tastatur drücken. Füge folgende Zeile unten in die Crontab-Datei ein:

@reboot echo "powersave" | tee /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_governor

Speichere die Datei mit STRG+X und bestätige die Änderungen mit „Y“ für Yes.

Einstellungen überprüfen

Nach einem Neustart kannst du mit den oben genannten Befehlen sicherstellen, dass die CPU-Kerne im Energiesparmodus laufen. Beispielsweise zeigt dir:

cat /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_governor

ob alle Kerne auf „powersave“ eingestellt sind.

Mit diesen Anpassungen kannst du die CPU-Taktung senken und effektiv mit Proxmox Strom sparen. Auch wenn das System dadurch etwas langsamer reagiert, profitierst du von einem geringeren Energieverbrauch – ideal für Umgebungen, in denen Effizienz im Vordergrund steht.

Proxmox bietet zahlreiche Möglichkeiten, um den Energieverbrauch deiner Infrastruktur zu senken und effizienter zu arbeiten. Durch den Einsatz moderner, stromsparender Hardware, optimierte BIOS-Einstellungen wie ASPM (Active State Power Management) und das Deaktivieren unnötiger Geräte kannst du bereits eine deutliche Ersparnis erzielen. Zusätzlich lässt sich mit dem richtigen CPU-Power-Governor der Stromverbrauch weiter reduzieren. Mit dem GPU-Passthrough-Trick kannst du sogar die Energieeffizienz von GPUs steigern, indem Power States aktiv genutzt werden.

Warum Strom sparen mit Proxmox sinnvoll ist

Stromsparen lohnt sich nicht nur finanziell durch niedrigere Energiekosten, sondern schont auch die Umwelt. Besonders in Zeiten steigender Strompreise und wachsendem Umweltbewusstsein ist eine energieeffiziente IT-Infrastruktur ein entscheidender Vorteil. Mit den richtigen Einstellungen kannst du die Betriebskosten senken und gleichzeitig einen Beitrag zur Nachhaltigkeit leisten – ohne dabei auf die Vorteile von Proxmox zu verzichten.

Mit diesen Maßnahmen kannst du Proxmox Strom sparen und eine effiziente, umweltfreundliche IT-Lösung schaffen.