[發明專利]多機系統、用于優化多機系統功耗的方法及裝置

有效

• 申請號: 201310001368.5
• 申請日: 2013-01-04
• 公開（公告）號: CN103914121B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發明（設計）人: 張帥;宋風龍;王達;張浩
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司;中國科學院計算技術研究所
• 主分類號: G06F1/32
• 分類號: G06F1/32
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司11205
• 代理人: 劉芳

技術領域

本發明涉及計算機節能技術，尤其涉及一種多機系統、用于優化多機系統功耗的方法及裝置。

背景技術

處理器功耗管理技術是近年來處理器設計的重要課題。隨著深亞微米工藝的進步，漏電功耗已經成為處理器功耗的組成部分。因此，一系列針對減少處理器漏電功耗（靜態功耗）的技術相繼誕生。

首先被廣泛用于減少處理器漏電功耗的方法是動態功耗管理技術（Dynamic Power Management，DPM）。DPM先通過關閉空閑的處理器或處理器核來減少不必要的功耗開銷，然后通過任務遷移并關閉負載較低的處理器或處理器核的方法來減少功耗。

其次，隨著動態電壓頻率縮放技術（Dynamic Voltage and Frequency Scaling，DVFS）的廣泛應用，將DVFS與前述DPM相結合，在關閉負載較低的處理器或處理器核的同時，提高其他工作核的電壓頻率，可以做到既節約功耗又保證性能不受損失。

但是，在保證性能的前提下，并不是頻率越高核數越少就能獲得較低功耗。

一方面，頻率提高會導致功耗的超線性增長，因此當由頻率增加導致的動態功耗增加大于由關閉處理器核帶來的靜態功耗降低時，處理器的總功耗就會增加；另一方面，對于并行性高的程序可以通過增加執行核數并降低頻率來保證性能，但核數增加帶來的靜態功耗增加大于由頻率降低帶來的動態功耗降低時，處理器的總功耗也會增大。因此在保證性能不變的前提下，使用DVFS的同時調整處理器的執行核數，功耗會隨核數的增加出現先降低后增加的變化趨勢。

上述規律對于多核乃至眾核處理器上運行大規模多線程程序的情況來說，如何在一定性能約束下尋找不同程序的最優執行核數的頻率，成為功耗優化管理的最終目標。

目前，渦輪加速器（Turbo boost）技術是英特爾（Intel）主流處理器中使用的一種功耗管理方法。該技術通過底層硬件進行處理器核的頻率調節，能夠對指定的單一核進行頻率操作，同時其余的空負載處理器核進入深度睡眠狀態，以達到功耗與性能間的平衡。

但是，Turbo boost技術主要應用于小于或等于8個核的處理器上，面向的主流處理器的核數較少，當處理器核數規模大于目前的核數時，使用Turbo boost技術關閉負載低的核并提升負載高的核頻率，極有可能出現功耗隨核數的增加出現先降低再增加的情況。并且，該技術針對的應用程序并行度有限，導致線程數通常小于處理器核數，此時關閉空閑的處理器核雖然可以降低靜態功耗，但是當程序線程數大于處理器核數時，關閉一部分處理器核可能導致其他處理器核的負載增加，從而無法保證目標性能或者導致功耗增大。

另外一種功耗管理方法是在功耗-核數空間上，使用爬山法搜索最低功耗所需核數。該方法以某一核數a作為試驗點，測得功耗值，然后在a+1個處理器核上執行，如果功耗大于a個核上測得的功耗值，則下一次試驗點為a-1個核；若功耗小于a個核上測得的功耗，則下一次試驗點的核數為a+2，依次在核數為a的兩側循環執行，并測得相應的功耗，從中找到最低功耗對應的處理器核數。

這種方法的缺點是試驗點向最低功耗所在核數逼近的速度較慢，每次試驗點都比上一次增加或減少一個核數。隨著處理器規模的增大，爬山法搜索遍歷的試驗次數也會大大增加，得到最優解的速度較慢。因此該方法的可擴展性比較差，不能迅速逼近功耗最優值。

發明內容

本發明實施例提供一種多機系統、用于優化多機系統功耗的方法及裝置，用于提高多機系統的功耗優化效率。

第一個方面，本發明實施例提供一種用于優化多機系統功耗的方法，包括：

確定多機系統中用于調整所述多機系統功耗的數據處理設備的數量范圍，所述數量范圍的最小值為下界，最大值為上界；

在所述數量范圍內進行搜索，確定第一試驗點和第二試驗點；所述第一試驗點、第二試驗點均為數據處理設備的數量，且所述第一試驗點與所述第二試驗點之和等于所述上界與所述下界之和；

根據所述第一試驗點和第二試驗點關閉所有非執行數據處理設備，并逐步降低剩余數據處理設備的頻率，以滿足目標性能。

第二個方面，本發明實施例提供一種用于優化多機系統功耗的裝置，包括：

范圍確定單元，用于確定多機系統中用于調整所述多機系統功耗的數據處理設備的數量范圍，所述數量范圍的最小值為下界，最大值為上界；

試驗點確定單元，用于在所述數量范圍內進行搜索，確定第一試驗點和第二試驗點；所述第一試驗點、第二試驗點均為數據處理設備的數量，且所述第一試驗點與所述第二試驗點之和等于所述上界與所述下界之和；