CN103926994A

CN103926994A - 一种基于me的服务器动态能耗管理及修正方法

Info

Publication number: CN103926994A
Application number: CN201410139740.3A
Authority: CN
Inventors: 陈刚
Original assignee: Inspur Electronic Information Industry Co Ltd
Current assignee: Inspur Electronic Information Industry Co Ltd
Priority date: 2014-04-04
Filing date: 2014-04-04
Publication date: 2014-07-16

Abstract

本发明提供一种基于ME的服务器动态能耗管理及修正方法，通过对Intel提供的ME进行配置和管理，实现对服务器能耗进行准确控制的目的。其主要步骤包括：确认IntelME的固件版本、针对CPU平台进行控制能耗阈值测定、面向CPU平台设计能耗控制策略、制定并设置能耗控制策略、搜集能耗历史数据信息、分析能耗数据、修正控制策略等。通过闭环控制系统的引入，定期的已制定动态能耗管理策略进行调整，使系统的能耗管理效果达到最佳。本方法适合于所有支持用IntelME的CPU平台类型，特别适用于大数据处理中心、高性能集群计算等对服务器实际数量需求大的场合，通过各服务器节点的能耗管理和控制，达到服务器集群能耗管理的最优化处理。

Description

一种基于ME的服务器动态能耗管理及修正方法

技术领域

本发明设计一种服务器技术，具体地说是一种基于ME的服务器动态能耗管理及修正方法。

背景技术

近年来服务器系统在社会的各个方面发挥着重要的作用，几乎所有和我们生活休戚相关的方面都有服务器的存在。而随着服务器系统部署数量的急剧增加，带来的能耗问题就尤为突出。服务器能耗的增加主要体现在如下几个方面：首先是CPU，随着CPU的制造工艺不断提升，频率越来越高，在其计算能力飞速提升的同时，其功耗同样增长惊人；其次是内存，随着制造工艺的改进，内存容量越来越大，速度越来越快；再次是芯片组和外围设备，由于CPU和内存频率不断提高，要求和它们配合的芯片组、总线和外围设备都需要工作在更高的频率，而更高的频率意味着更多的电能消耗；第四方面是机房制冷和供电设备的能耗，由于服务器系统对高温非常敏感，因此机房必须配置大量的散热及冷却设备，而且机房供电设备在把电压转换时会损失部分电能。因此，当前节能减耗已逐渐成了服务器技术的关键词，并成为影响服务器发展的一个重要问题。

目前在服务器节能技术方面的研究主要集中在芯片级、平台级、基础架构级和系统级的几个层面，其中芯片级和平台级属于服务器能耗的主要，直接影响着节能技术的作用效果。对于该层次的节能技术主要有控制CPU功耗、控制内存功耗、及控制平台功耗等。但由于服务器种类繁多，很难有通用的方法能实现节能目标。因此，如何既能准确的管理服务器芯片级实际能耗，又能管理服务器平台级实际能耗，更进一步地提高基础架构级、系统级的服务器系统能耗管理目标就成了亟需解决的问题。

发明内容

针对如何既能准确的管理服务器芯片级能耗，又能管理服务器平台级能耗，更进一步地提高基础架构级、系统级的服务器系统能耗管理目标，本发明提出了一种基于ME的服务器动态能耗管理及修正方法。

本发明包括：基于ME的服务器动态能耗管理框架设计，基于ME的服务器能耗管理阈值获取方法、基于ME的服务器动态能耗管理策略的设计、基于ME的服务器动态能耗管理策略的修正方法。

其中，基于ME的服务器动态能耗管理框架设计，整个框架包括CPU、内存PCH芯片（包含ME单元）、BMC、PSU、CMM等；

其中，基于ME的服务器能耗管理阈值获取方法，主要包括：

1. 获取Intel CPU的额定功耗值；

2. 选择具体服务器类型，确定整体平台资源配置，并计算整个平台理论的额定能耗上限；

3. 在服务器上安装操作系统，并安装Intel PTU工具；

4. 设置BIOS中打开Turbo功能，并发送SetHostConfiguration HECI message to ME，EOP to ME等配置；

5. PTU将系统工作加压到满载，通过BMC发送ipmi命令给ME，将系统功耗设定为零；

6. 通过ME读取此时的系统能耗即为理论的能耗管理阈值上限的最小值；

其中，基于ME的服务器能耗管理阈值获取方法，根据ME本身固件版本的不同可以支持CPU级、内存级、PCIe级和系统级等不同平台级别；

其中，基于ME的服务器动态能耗管理策略的设计，即通过BMC对ME进行动态能耗管理区间的设定，本发明允许在一个控制级别中添加5条控制策略，每条控制策略的时间周期不重叠，并且每个服务器节点可独立的设定四个控制级别，级别类型可以重复；

其中，基于ME的服务器动态能耗管理策略的修正方法，主要基于闭环控制的原理对实际控制能耗策略进行修正；

其中，动态能耗管理闭环控制系统主要包括：由采集单元、决策单元、存储单元、控制单元及反馈单元组成：

1. 采集单元：BMC负责定时采集系统实际能耗值；

2. 决策单元：根据采集单元的输出，制定具体动态能耗管理策略；

3. 存储单元：BMC将采集的各种场景下的实际能耗的历史数据保存到数据库；

4. 控制单元：ME根据已制定的控制策略对系统能耗进行管理；

5. 反馈单元：对控制单元和存储单元的输出数据进行结合分析和整理，将结果作为决策单元的输入；

确认Intel ME的固件版本、针对CPU平台进行控制能耗阈值测定、面向CPU平台设计能耗控制策略、制定并设置能耗控制策略、搜集能耗历史数据信息、分析能耗数据、修正控制策略等。通过闭环控制系统的引入，定期的已制定动态能耗管理策略进行调整，使系统的能耗管理效果达到最佳。

本发明的有益效果是：

1、基于Intel的标准ME单元，根据服务器系统特点设计通用的动态能耗

管理策略，在实际测量的服务器能耗阈值范围，准确地在芯片级和平台级对服务器动态能耗进行管理。

2、通过ME在满足服务器工作负载要求的前提下，对服务器能耗阈值测量，因此不会影响具体业务的执行效果。

3、通过闭环控制器的引入，定期的已经制定动态能耗管理的设定值进行调整，

使系统的能耗管理效果达到最佳。

附图说明

图1是根据本发明的基于ME的服务器动态能耗管理框架图；

图2是根据本发明的基于ME的服务器能耗管理阈值获取实施流程图；

图3是根据本发明的服务器动态能耗管理闭环控制系统原理图；

图4是根据本发明的基于ME的服务器动态能耗管理阈值修正流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行说明，

图1：是根据本发明的基于ME的服务器动态能耗管理框架图。如图1所示，各部件的连接关系如下：

1） ME通过PECI获取CPU、内存、及系统等功耗管理部件；

2） BMC通过SMBus与ME进行通信，可发送控制指令；

3） BMC通过PMBus与PSU进行通信，可获取电源状态和操作电源；

4）服务器系统中可包含一个或多个节点（本例中列出2个节点），并同时参与动态能耗管理策略执行；

图2：是根据本发明的基于ME的服务器能耗管理阈值获取实施流程图。如图2所示，具体实施步骤如下：

1）步骤1：在操作系统上安装PTU工具，其中PTU工具可以根据宿主机操作系统类型不同，如Windows下选择Intel_for_Windows_PTU_1.4、Linux下选择Intel_for_Linux_PTU_2.3；

2）步骤2：BIOS打开Turbo功能，并发送相应信号给ME

3）步骤3：执行PTU工具给服务器系统加压；

4）步骤4：通过IPMITool给ME发送指令，将能耗控制上限值设置为零，具体命令格式如下：

ipmitool -H 192.168.101.100 -U admin -P admin -b 0x00 -t 0x2C raw 0x2E 0xCB 0x57 0x01 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00；

5）步骤5：通过IPMITool从ME读取此时的系统实际能耗值，具体命令格式如下：

ipmitool -H 192.168.101.100 -U admin -P admin -b 0x00 -t 0x2C raw 0x2E 0xC8 0x57 0x01 0x00 0x01 0x00 0x00；

6）步骤6：将此值作为动态能耗管理阈值上限的最小值；

图3：是根据本发明的服务器动态能耗管理闭环控制系统原理图。如图3所示，具体逻辑关系如下：

1. 采集单元：BMC负责定时采集系统实际能耗值；

图4：是根据本发明的基于ME的服务器动态能耗管理阈值修正流程图。如图4所示，具体实施步骤如下：

1）步骤1：获取已制定完成的控制策略，即根据制订策略规则，对服务增加不大于5条的不同时段的能耗控制上限制运行周期；

2）步骤2：基于ME执行动态能耗管理策略，即通过BMC将控制策略发送给ME，并由ME控制执行；

3）步骤3：更新服务器历史能耗数据库，将经ME管理后的实际功耗值存储到数据库模块中；

4）步骤4：判断是否需要对控制参数进行更新？判断条件是由BMC根据策略提前设定完成的；

5）步骤5：如果需要参数更新，则调到步骤7；

6）步骤6：如果不需要不对参数更新，则调到步骤；

7）步骤7：结合已保存到数据库中的历史能耗值和控制策略进行分析

8）步骤8：闭环控制器控制参数更新；

9）步骤9：校对动态能耗管理策略；

10）步骤10：判断是否继续执行下一个动态能耗管理策略；

11）步骤11：如果是，则跳转到步骤2；

12）步骤12：如果已经全部策略执行结束，则完成此次管理；

利用本实施例的基于ME的服务器动态能耗管理及修正方法，能准确的管理服务器芯片级和平台级的能耗，更进一步地提高基础架构级、系统级的服务器系统能耗管理目标。除此之外，本发明也涉及对动态能耗管理策略的修正方法，通过闭环控制系统对对管理策略参数进行优化和校对，更进一步提高动态能耗管理的有效性。

Claims

1.一种基于ME的服务器动态能耗管理及修正方法，其特征包括：包括以下四个要点：

基于ME的服务器动态能耗管理内容和特征；

基于ME的服务器能耗管理阈值获取方法；

基于ME的服务器动态能耗管理策略的设计方法；

基于ME的服务器动态能耗管理策略的修正方法。

2.根据权利要求1所述的基于ME的服务器动态能耗管理及修正方法，其特征在于，要点1）中在所述动态能耗管理的内容，动态能耗管理是指根据服务器系统运行的实际特点，在不同的时间段对服务器的最高能耗进行限定，达到在满足服务器系统实际任务能耗需求的连续时间周期内，服务的能耗一直处于最优的状态。

3.根据权利要求1所述的基于ME的服务器动态能耗管理及修正方法，其特征在于，要点1）中在所述动态能耗管理的特征，本发明是基于Intel X86平台 CPU 提供Node Manager功能单元的ME；ME位于PCH芯片内，其一端通过SMBus总线与BMC连接，另一端通过PECI总线与CPU连接。

4.根据权利要求1所述的基于ME的服务器动态能耗管理及修正方法，其特征在于，要点1）中在所述ME的主要作用，ME从CPU和内存获取实时温度值，再根据自身的功耗算法的计算出实时的系统能耗值，并且ME提供基于标准IPMI协议的API命令接口，可方便的与BMC通信。

5.根据权利要求1所述的基于ME的服务器动态能耗管理及修正方法，其特征在于，要点2）中在所述能耗管理阈值获取方法，主要步骤如下：

1）首先从CPU手册获取Intel CPU的额定功耗值；

2）选择具体服务器类型并确定系统特点，如CPU Slot数量、Mem DIMM数量、系统电源数量及额定功率，其他硬件资源配置数量等；

3）在服务器上安装操作系统，并安装Intel Performance Tuning Utility工具，用于对系统增加负载压力；

4）设置BIOS中打开Turbo功能；

5）设置BIOS中发送SetHostConfiguration HECI message to ME，EOP to ME等配置；

6）通过PTU使系统工作于满载，BMC给ME的发送无限定能耗的IPMI命令，从ME获取系统实际能耗值，并作为能耗管理上限值；

7）通过PTU使系统工作于满载，BMC给ME的发送限定能耗为零的IPMI命令，从ME获取系统实际能耗值，并作为能耗管理阈值上限的最小值；

8）对应具体CPU额定功耗，整理成能耗管理阈值。

6.根据权利要求1所述的基于ME的服务器动态能耗管理及修正方法，其特征在于，要点3）中在所述的动态能耗管理策略的设计方法，本方法主要结合时间周期进行特定能耗上限值控制；对于单一节点服务器允许设定5条控制策略，每条策略分别制定运行周期及系统能耗上限值，其中上限值应包含在通过权利5的步骤测得的能耗管理阈值内。

7.根据权利要求1所述的基于ME的服务器动态能耗管理及修正方法，其特征在于，要点4）中在所述的动态能耗管理策略的修正方法，本方法主要是基于闭环控制的原理对实际控制能耗策略进行修正。

8.根据权利要求7所述的基于ME的服务器动态能耗管理及修正方法，其特征在于所述闭环控制系统由采集单元、决策单元、存储单元、控制单元及反馈单元组成，其中：

1）采集单元：BMC负责定时采集系统实际能耗值；

2）决策单元：根据采集单元的输出，制定具体动态能耗管理策略；

3）存储单元：BMC将采集的各种场景下的实际能耗的历史数据保存到数据库；

4）控制单元：ME根据已制定的控制策略对系统能耗进行管理；

5）反馈单元：对控制单元和存储单元的输出数据进行结合分析和整理，将结果作为决策单元的输入。