CN105676996A - 一种龙芯服务器的功耗控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种龙芯服务器的功耗控制方法和装置，该功耗控制方法包括：获取龙芯服务器的负载信息、龙芯服务器的负载变化周期和龙芯服务器上的部件的功耗变化周期；根据负载信息和预先设定的功耗模型，计算龙芯服务器的功耗；根据龙芯服务器的功耗、负载变化周期和功耗变化周期制定功耗策略并执行。本发明通过获取龙芯服务器的负载信息、龙芯服务器的负载变化周期和龙芯服务器上的部件的功耗变化周期，根据该负载信息和预先设定的功耗模型，计算龙芯服务器的功耗，进而根据龙芯服务器的功耗、负载变化周期和功耗变化周期制定功耗策略并执行，从而调节龙芯服务器的功耗，实现了龙芯服务器能耗的合理分配，进而达到提高效能的目的。

Description

一种龙芯服务器的功耗控制方法和装置

技术领域

本发明涉及服务器领域，具体来说，涉及一种龙芯服务器的功耗控制方法和装置。

背景技术

目前，我国信息系统中采用的软硬件大多来自国外，据有关机构统计，国内经济部门70％的信息设备来自国外，特别是信息系统和网络设备使用的关键芯片、核心软件和部件绝大部分依赖进口，存在重大安全隐患。针对国家安全战略自主、安全、可靠的处理器的需要，以及自主创新掌握计算机软硬件的核心技术理念的逐步加深，龙芯作为一款高性能、低成本、低功耗的处理器，其服务器会逐步在中国信息安全的服务器市场占有很大比重。同时随着云计算的发展，数据中心的建设呈现向大型化发展的趋势，数据中心的电力消耗也将逐步增大，并且数据中心能源消耗巨大和能源利用效率低，节能降耗成为了数据中心产业发展中无法回避的重要问题，绿色节能也成为了当前和未来数据中心建设的一个主流需求。然而针对龙芯服务器功耗的监控和控制，目前在一定程度上还是一片空白。现有服务器功耗监控软件一般都是对市场上的主流服务器进行功耗的监控和管理，但是这些软件对龙芯服务器没有做好全面兼容。

目前，在服务器端、桌面和嵌入式市场，国内唯一具有研发生产能力的就是神州龙芯，龙芯服务器的核心部分采用完全自主知识产权的部件和系统，其中龙芯刀片系统基础架构和刀片主板由曙光公司在“863”计划和“核高基”专项支持下独立设计和研发。虽然距离美国的Intel和AMD差距很大，但已经自成系统，建立了一套专属生态圈，从基础架构到通用处理器到操作系统软件，具备完全自主知识产权，基于龙芯的服务器均采用完全自主知识产权的软硬件，因此具有独特的安全性。然而，龙芯服务器有着自身的专属命令、环境以及应用软件，其内部操作系统对于一些控制命令还没有很好的兼容，所以现在出现了大量的功耗监控软件，对龙芯服务器带内监控的兼容性很低。服务器功耗监控和功耗管理从物理层次上，可以分为服务器部件、服务器整机以及集群功耗监控和功耗管理，现有的一部分监控软件虽然能够监控龙芯服务器的负载，但是没有从整体和局部全面出发去控制服务器功耗，没有涉及到龙芯服务器部件、服务器整机以及集群功耗监控和功耗管理。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种龙芯服务器的功耗控制方法和装置。

本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，提供了一种龙芯服务器的功耗控制方法。

该功耗控制方法包括：

获取龙芯服务器的负载信息、龙芯服务器的负载变化周期和龙芯服务器上的部件的功耗变化周期；

根据负载信息和预先设定的功耗模型，计算龙芯服务器的功耗；

根据龙芯服务器的功耗、负载变化周期和功耗变化周期制定功耗策略并执行。

优选地，龙芯服务器的负载包括以下之一：

CPU利用率、内存利用率、网卡速率与龙芯服务器的带宽的比值、磁盘读写速率与磁盘最大读写速率的比值、风扇速率与风扇最大速率的比值。

优选地，预先设定功耗模型包括：

采集龙芯服务器的负载状态；

根据负载状态建立功耗模型。

优选地，根据龙芯服务器的功耗、负载变化周期和功耗变化周期制定功耗策略包括：

将龙芯服务器按照应用类型进行分类；

根据龙芯服务器的功耗、负载变化周期和功耗变化周期，制定功耗策略。

优选地，执行功耗策略的方式包括以下至少之一：

开关龙芯服务器、使龙芯服务器待机、开关CPU核心、开关硬盘部件、调节CPU频率、调节内存频率、调节风扇转速。

根据本发明的另一方面，提供了一种龙芯服务器的功耗控制装置。

该功耗控制装置包括：

获取模块，用于获取龙芯服务器的负载信息、龙芯服务器的负载变化周期和龙芯服务器上的部件的功耗变化周期；

计算模块，用于根据负载信息和预先设定的功耗模型，计算龙芯服务器的功耗；

制定执行模块，用于根据龙芯服务器的功耗、负载变化周期和功耗变化周期制定功耗策略并执行。

优选地，龙芯服务器的负载包括以下之一：

CPU利用率、内存利用率、网卡速率与龙芯服务器的带宽的比值、磁盘读写速率与磁盘最大读写速率的比值、风扇速率与风扇最大速率的比值。

优选地，计算模块包括：

采集模块，用于采集龙芯服务器的负载状态；

建立模块，用于根据负载状态建立功耗模型。

优选地，制定执行模块包括：

分类模块，用于将龙芯服务器按照应用类型进行分类；

制定模块，用于根据龙芯服务器的功耗、负载变化周期和功耗变化周期，制定功耗策略。

优选地，执行功耗策略的方式包括以下至少之一：

开关龙芯服务器、使龙芯服务器待机、开关CPU核心、开关硬盘部件、调节CPU频率、调节内存频率、调节风扇转速。

本发明通过获取龙芯服务器的负载信息、龙芯服务器的负载变化周期和龙芯服务器上的部件的功耗变化周期，根据该负载信息和预先设定的功耗模型，计算龙芯服务器的功耗，进而根据龙芯服务器的功耗、负载变化周期和功耗变化周期制定功耗策略并执行，从而调节龙芯服务器的功耗，实现了龙芯服务器能耗的合理分配，进而达到提高效能的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的龙芯服务器的功耗控制方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的龙芯服务器的功耗控制装置的框图；

图3是根据本发明的监控和管理龙芯服务器功耗的示意图；

图4是根据本发明的龙芯服务器分类和执行功耗策略的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了一种龙芯服务器的功耗控制方法。

如图所示，根据本发明实施例的功耗控制方法包括：

步骤S101，获取龙芯服务器的负载信息、龙芯服务器的负载变化周期和龙芯服务器上的部件的功耗变化周期，其中，龙芯服务器的负载包括以下之一：CPU利用率、内存利用率、网卡速率与龙芯服务器的带宽的比值、磁盘读写速率与磁盘最大读写速率的比值、风扇速率与风扇最大速率的比值；

步骤S103，根据负载信息和预先设定的功耗模型，计算龙芯服务器的功耗，其中，预先设定功耗模型包括：采集龙芯服务器的负载状态；根据负载状态建立功耗模型；

步骤S105，根据龙芯服务器的功耗、负载变化周期和功耗变化周期制定功耗策略并执行，其中，根据龙芯服务器的功耗、负载变化周期和功耗变化周期制定功耗策略包括：将龙芯服务器按照应用类型进行分类；根据龙芯服务器的功耗、负载变化周期和功耗变化周期，制定功耗策略，此外，执行功耗策略的方式包括以下至少之一：开关龙芯服务器、使龙芯服务器待机、开关CPU核心、开关硬盘部件、调节CPU频率、调节内存频率、调节风扇转速。

通过本发明的上述方案，能够调节龙芯服务器的功耗，实现了龙芯服务器能耗的合理分配，进而达到提高效能的目的。

根据本发明的实施例，还提供了一种龙芯服务器的功耗控制装置。

如图2所示，根据本发明实施例的功耗控制装置包括：

获取模块21，用于获取龙芯服务器的负载信息、龙芯服务器的负载变化周期和龙芯服务器上的部件的功耗变化周期；

计算模块22，用于根据负载信息和预先设定的功耗模型，计算龙芯服务器的功耗；

制定执行模块23，用于根据龙芯服务器的功耗、负载变化周期和功耗变化周期制定功耗策略并执行。

在一个优选的实施例中，龙芯服务器的负载包括以下之一：

CPU利用率、内存利用率、网卡速率与龙芯服务器的带宽的比值、磁盘读写速率与磁盘最大读写速率的比值、风扇速率与风扇最大速率的比值。

在一个优选的实施例中，计算模块22包括：

采集模块(未示出)，用于采集龙芯服务器的负载状态；

建立模块(未示出)，用于根据负载状态建立功耗模型。

在一个优选的实施例中，制定执行模块23包括：

分类模块(未示出)，用于将龙芯服务器按照应用类型进行分类；

制定模块(未示出)，用于根据龙芯服务器的功耗、负载变化周期和功耗变化周期，制定功耗策略。

在一个优选的实施例中，执行功耗策略的方式包括以下至少之一：

开关龙芯服务器、使龙芯服务器待机、开关CPU核心、开关硬盘部件、调节CPU频率、调节内存频率、调节风扇转速。

为了更好的理解本发明的技术方案，下面以具体实施例进行详细阐述。

在本实施例中，如图3所示，首先通过负载采集框架进行采集数据，提供功耗计算的参数，然后结合功耗模型对龙芯服务器功耗进行计算，计算的结果即当前龙芯服务器的功耗，同时监控服务器功耗的变化趋势，然后在人工干预的情况下，结合功耗控制器中的功耗策略，去执行功耗策略，达到控制服务器功耗的目的。

负载采集框架通常通过两种方式进行采集，即带外采集和带内采集，带外采集即IPMI(IntelligentPlatformManagementInterface，智能平台管理接口)采集，IPMI独立于操作系统之外的服务器管理，操作系统不必负担传输系统状态数据的任务。IPMI采集要求管理节点必须支持IPMItools工具，通过BMC(BaseboardManagementController，基板管理控制器)去采集服务器的物理健康特征，采集的指标包括：温度、电压、风扇工作状态、电源状态等。如果服务器本身具有的功耗采集的传感器，即可以通过带外的方式直接对龙芯服务器功耗数据进行采集。

带内采集分为三种方式进行采集，第一种SSH(SecureShell，安全外壳协议)命令方式进行采集，第二种方式通过采集代理进行采集，第三种方式通过SNMP(SimpleNetworkManagementProtocol，简单网络管理协议)采集方式。(1)SSH命令方式进行采集必须提供当前龙芯服务器的帐号密码，或者当前龙芯服务器与管理节点之间已经配置无密码登录，通过发送脚本命令的方式，进行采集数据，采集的指标包括：服务器、CPU、内存、网卡以及硬盘的基本信息和负载信息。(2)采集代理的方式进行采集即在龙芯服务上安装采集代理，采集代理通过第三方工具sigar进行对系统负载数据进行采集，然后把所有采集的数据通过ActiveMQ开源消息总线的方式进行传递到管理端。(3)SNMP采集方式是指在龙芯服务器中开启SNMP服务，管理节点根据服务器各个指标的标志关键字通过简单网络管理协议进行数据采集。

服务器功耗的计算分为两种情况：一种是如果服务器已经安装功耗传感器，那么功耗传感器所探测的值即为服务器功耗值；另一种是如果服务器未安装功耗传感器，那么采集龙芯服务器负载信息后，对服务器负载进行实时监控，根据监控的负载数据以及功耗模型，来进行计算服务器功耗。

功耗模型可分为服务器部件功耗模型、服务器整机功耗模型以及集群功耗，部件功耗模型是服务器整机功耗模型的基础，也就是说服务器所有的部件功耗模型组成服务器整机功耗模型，同理服务器整机功耗模型组成了集群功耗，服务器部件功耗模型是根据大量的实际测试数据，推算出准确率较高的服务器部件能耗。功耗模型中功耗可分为实际功耗和初始功耗，其中初始功耗是指服务器设备的额定最大功率，而实际功耗是指服务器在特定时间的实际功率。

服务器部件实际功耗的计算可按如下步骤：首先进行模拟测试服务器的部件负载状态，把负载从0％到100％每隔10％进行分级，总分分为10级；然后记录在各个不同负载条件下各服务器部件的功率，并以此作为服务器部件功率的实际功率；然后通过部件功耗模型进行估算，获取较高精度的服务器功率。

$\underset{i}{\overset{N}{\Σ}}\left(\right(\frac{{\mathrm{MAX}}_i-{\mathrm{MIN}}_i}{10}{c}_i+{\mathrm{MIN}}_i)\×m_i)+\mathrm{\λ}$

上述公式中i表示部件的类型，N表示部件的个数，c_i代表负载百分比，负载主要包括CPU利用率、内存利用率、网卡速率百分比(网卡速率与带宽的比值)、磁盘速率百分比(磁盘读写速率与磁盘最大读写速率的比值)以及风扇速度百分比(风扇速率与风扇最大速率的比值)，MAX_i代表该部件的最大功耗，MIN_i代表该部件的最小功耗，m_i代表该部件的个数，λ为调整功耗值参数，不同类型的服务器该值不同，该值由大量的实际测试数据所决定。

如图4所示，根据龙芯服务器功耗以及龙芯服务器部件功耗的变化趋势，以及CPU利用率、内存利用率、网卡速率、磁盘速率、风扇速率的变化趋势，将龙芯服务器分为计算密集型、磁盘密集型、内存密集型以及空闲型等。对于不同类型的服务器，可以采用不同的功耗控制方式，功耗控制的方法包括：节点关机与待机、CPU核心开关、CPU频率调节、内存频率调节、风扇转速调节、硬盘的部件开关和其他部件的启停等。每一种功耗控制方法，都对应一种功耗模式，而功耗控制器中的功耗策略由各种功耗模式组成，用户可以根据自己的实际需求，来进行组合各种控制方法，同时针对数据中心机房各种应用类型服务器其负载以及功耗的变化趋势都是具有一定的规律周期，发明可以设置固定的周期来执行各种控制方式，进而建立功耗策略，以达到控制功耗的目的，该方法兼顾服务器部件、服务器整机以及集群功耗监控和功耗管理，通过负载采集框架进行监控龙芯服务器，然后根据负载对功耗的影响因子，以及功耗模型，对功耗进行计算分析，进而分析出龙芯服务器功耗值，根据龙芯服务器功耗的波动趋势，结合预设的功耗策略，通过功耗控制器对龙芯服务器进行功耗控制。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过获取龙芯服务器的负载信息、龙芯服务器的负载变化周期和龙芯服务器上的部件的功耗变化周期，根据该负载信息和预先设定的功耗模型，计算龙芯服务器的功耗，进而根据龙芯服务器的功耗、负载变化周期和功耗变化周期制定功耗策略并执行，从而调节龙芯服务器的功耗，实现了龙芯服务器能耗的合理分配，进而达到提高效能的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种龙芯服务器的功耗控制方法，其特征在于，包括：

获取所述龙芯服务器的负载信息、所述龙芯服务器的负载变化周期和所述龙芯服务器上的部件的功耗变化周期；

根据所述负载信息和预先设定的功耗模型，计算所述龙芯服务器的功耗；

根据所述龙芯服务器的功耗、所述负载变化周期和所述功耗变化周期制定功耗策略并执行。

2.根据权利要求1所述的功耗控制方法，其特征在于，所述龙芯服务器的负载包括以下之一：

CPU利用率、内存利用率、网卡速率与所述龙芯服务器的带宽的比值、磁盘读写速率与所述磁盘最大读写速率的比值、风扇速率与所述风扇最大速率的比值。

3.根据权利要求1所述的功耗控制方法，其特征在于，预先设定所述功耗模型包括：

采集所述龙芯服务器的负载状态；

根据所述负载状态建立所述功耗模型。

4.根据权利要求3所述的功耗控制方法，其特征在于，所述根据所述龙芯服务器的功耗、所述负载变化周期和所述功耗变化周期制定功耗策略包括：

将所述龙芯服务器按照应用类型进行分类；

根据所述龙芯服务器的功耗、所述负载变化周期和所述功耗变化周期，制定所述功耗策略。

5.根据权利要求4所述的功耗控制方法，其特征在于，执行所述功耗策略的方式包括以下至少之一：

开关龙芯服务器、使龙芯服务器待机、开关CPU核心、开关硬盘部件、调节CPU频率、调节内存频率、调节风扇转速。

6.一种龙芯服务器的功耗控制装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取所述龙芯服务器的负载信息、所述龙芯服务器的负载变化周期和所述龙芯服务器上的部件的功耗变化周期；

计算模块，用于根据所述负载信息和预先设定的功耗模型，计算所述龙芯服务器的功耗；

制定执行模块，用于根据所述龙芯服务器的功耗、所述负载变化周期和所述功耗变化周期制定功耗策略并执行。

7.根据权利要求6所述的功耗控制装置，其特征在于，所述龙芯服务器的负载包括以下之一：

CPU利用率、内存利用率、网卡速率与所述龙芯服务器的带宽的比值、磁盘读写速率与所述磁盘最大读写速率的比值、风扇速率与所述风扇最大速率的比值。

8.根据权利要求6所述的功耗控制装置，其特征在于，所述计算模块包括：

采集模块，用于采集所述龙芯服务器的负载状态；

建立模块，用于根据所述负载状态建立所述功耗模型。

9.根据权利要求8所述的功耗控制装置，其特征在于，所述制定执行模块包括：

分类模块，用于将所述龙芯服务器按照应用类型进行分类；

制定模块，用于根据所述龙芯服务器的功耗、所述负载变化周期和所述功耗变化周期，制定所述功耗策略。

10.根据权利要求9所述的功耗控制装置，其特征在于，执行所述功耗策略的方式包括以下至少之一：

开关龙芯服务器、使龙芯服务器待机、开关CPU核心、开关硬盘部件、调节CPU频率、调节内存频率、调节风扇转速。