CN111414069A - 一种gpu服务器的功耗控制方法、系统及相关组件 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种GPU服务器的功耗控制方法、系统、电子设备及计算机可读存储介质，PSU的alert信号线与PCH的GPIO接口连接，该功耗控制方法包括：按预设规则获取GPIO接口的电平状态；判断电平状态是否满足降频条件；若是，通过操作系统管理软件生成降频指令，以便对CPU和GPU进行降频处理。本申请能够实时监测GPU服务器的系统功耗动态变化，通过操作系统管理软件将硬件底层传递过来的信号，快速转化为系统软件指令，对GPU/CPU关键部件执行降频操作，从而降低系统功耗，相比现有技术中使用IO降频，系统指令可以灵活快速控制关键部件CPU、GPU降频，最大程度保证GPU服务器的系统性能。
Description
技术领域
本申请涉及GPU服务器领域，特别涉及一种GPU服务器的功耗控制方法、系统及相关组件。
背景技术
在AI、大数据、云计算时代，各行各业都在着力搭建高效率、低成本的数据管理、运行模式，以获取更大的投资回报率。所以，GPU(Graphics Processing Unit，图形处理器)服务器在AI浪潮中快速兴起，成为AI领域应用最广泛、投入产出比最优的异构加速计算解决方案。GPU服务器结合了GPU并行计算能力强和CPU逻辑控制的优势，根据实际应用场景的需求，满足计算单元、Cache、控制器等关键模块的配置。
GPU服务器现有的技术方案中，由于GPU内部集成了大量的计算单元ALU，单颗GPU组件的功耗最高可达到约300W，在进行类似EDPP(Electrical Device Peak Power，电气设备峰值功率)这种特殊的测试时，瞬间功耗可以超过700W。若单颗GPU功耗过高，当配置多颗GPU时，系统总功耗可能超过单颗PSU的最大功耗，导致GPU服务器掉电；且GPU在进行高速并行计算时，GPU功耗动态变化非常快，对于PSU(Power Supply Unit，电源供应器)的瞬态响应能力要求很高，而实际现有的GPU/PSU在瞬态响应参数方面难以匹配；现有GPU服务器系统功耗信息，通过I2C(Inter－Integrated Circuit，两线式串行总线)总线由BMC(Baseboard Management Controller，基板管理控制器)以轮询的形式读取，实时性及稳定性差，无法做到快速的功耗控制。
因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种GPU服务器的功耗控制方法、系统、电子设备及计算机可读存储介质，能够实时监测GPU服务器的系统功耗动态变化，通过操作系统管理软件将硬件底层传递过来的信号，快速转化为系统软件指令，对GPU/CPU关键部件执行降频操作，从而降低系统功耗，最大程度保证GPU服务器的系统性能。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种GPU服务器的功耗控制方法，所述GPU服务器包括PSU、PCH、CPU和GPU，所述PSU的alert信号线与所述PCH的GPIO接口连接，该功耗控制方法包括：
按预设规则获取所述GPIO接口的电平状态；
判断所述电平状态是否满足降频条件；
若是，通过操作系统管理软件生成降频指令，以便对所述CPU和所述GPU进行降频处理。
优选的，所述按预设规则获取所述GPIO接口的电平状态的过程具体为：
通过中断获取所述GPIO接口的电平状态。
优选的，所述降频条件为所述电平状态为低电平状态。
优选的，所述通过操作系统管理软件生成降频指令，以便对所述CPU和所述GPU进行降频处理的过程具体为：
通过CPU power工具和NVIDIA-SMI工具接收所述降频指令，然后分别通过所述CPUpower工具和所述NVIDIA-SMI工具对所述CPU和所述GPU进行降频处理。
优选的，该功耗控制方法还包括：
获取所述CPU和所述GPU各自对应的特性数据，所述特性数据包括CPU的目标频率值及所述GPU的目标频率值；
相应的，所述通过操作系统管理软件生成降频指令，以便对所述CPU和所述GPU进行降频处理的过程具体为：
通过操作系统管理软件将所述CPU的频率和所述GPU的频率降低至与其各自对应的目标频率值。
优选的，该功耗控制方法还包括：
实时监测系统功耗；
当系统功耗低于预设功耗，释放alert信号。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种GPU服务器的功耗控制系统，所述GPU服务器包括PSU、PCH、CPU和GPU，所述PSU的alert信号线与所述PCH的GPIO接口连接，该功耗控制系统包括：
获取模块，用于按预设规则获取所述GPIO接口的电平状态；
判断模块，用于判断所述电平状态是否满足降频条件，若是，触发降频模块；
所述降频模块，用于通过操作系统管理软件生成降频指令，以便对所述CPU和所述GPU进行降频处理。
优选的，所述获取模块具体用于：
通过中断获取所述GPIO接口的电平状态。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种电子设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上文任意一项所述的功耗控制方法的步骤。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文任意一项所述的功耗控制方法的步骤。
本申请提供了一种GPU服务器的功耗控制方法，利用系统在运行时，若实时功耗超过PSU的最大功耗，PSU会在切断电源前12ms生成alert信号，通过监测是否存在alert信号来监测系统功耗动态变化，通过操作系统管理软件将硬件底层传递过来的信号，快速转化为系统软件指令，对GPU/CPU关键部件执行降频操作，从而降低系统功耗，相比现有技术中使用IO降频，系统指令可以灵活快速控制关键部件CPU、GPU降频，最大程度保证GPU服务器的系统性能。本申请还提供了一种GPU服务器的功耗控制系统、电子设备及计算机可读存储介质，具有和上述功耗控制方法相同的有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请所提供的一种GPU服务器的结构示意图；
图2为本申请所提供的一种GPU服务器的功耗控制方法的步骤流程图；
图3为本申请所提供的一种GPU服务器的功耗控制系统的结构示意图。
具体实施方式
本申请的核心是提供一种GPU服务器的功耗控制方法、系统、电子设备及计算机可读存储介质，能够实时监测GPU服务器的系统功耗动态变化，通过操作系统管理软件将硬件底层传递过来的信号，快速转化为系统软件指令，对GPU/CPU关键部件执行降频操作，从而降低系统功耗，最大程度保证GPU服务器的系统性能。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为便于理解本申请所提供的功耗控制方法，对本申请所提供的功耗控制方法所适用的GPU服务器进行介绍，请参照图1，图1为本申请所提供的一种GPU服务器的结构示意图，该GPU服务器包括CPU1，CPU0，GPU1，GPU2，PCH，CPLD，BMC，PSU0及PSU1等功能模块。其中，每个CPU可以最大支持64lane的PCI-e总线扩展，分为4组PCI-e port，在接口形式上分别支持Gen-Z 4C、Slim-line、OCP连接器，同时支持多种板载设备。4GPU配置中，GPU1和GPU3通过线缆接在Gen-Z 4C连接器上，GPU2和GPU4通过线缆接在Slim-line连接器上。此外本申请为了实现系统功耗控制方案，将2颗PSU的alert信号线分别接至PCH的GPIO_B7、GPIO_B8，可以理解的是，当系统在运行时，GPU服务器的实时功耗超过PSU的最大功耗，PSU会在切断电源前12ms触发alert信号，因此，可以通过监测PSU的GPIO_B7、GPIO_B8来实时监控GPU服务器的实时功耗。
本实施例具体可以采用的PSU长度为195mm，在该尺寸下的PSU可以支持2000W最大功耗。为了实现PSU 1+1冗余设计，即需要保证GPU服务器系统的最大功耗要控制在2000W以内。在最大化应用配置下，分析系统功耗分布，可以得出风扇及主控芯片功耗变化范围较小，并且设计上无法支持高级的功耗调节功能，因此系统功耗可控制的部分主要是CPU和GPU。
请参照图2，图2为本申请所提供的一种GPU服务器的功耗控制方法的步骤流程图，该功耗控制方法包括：
S101：按预设规则获取GPIO接口的电平状态；
具体的，参照上文所述，当系统在运行时，GPU服务器的实时功耗超过PSU的最大功耗，PSU会在切断电源前12ms触发alert信号，alert信号一般是低电平有效，因此获取GPIO接口的电平状态即可判定是否存在alert触发，从而判断系统功耗是否超过PSU的最大功耗，电平状态包括低电平状态及高电平状态。作为一种优选的实施例，可以通过中断获取GPIO接口的电平状态。
S102：判断电平状态是否满足降频条件，若是，进入S103；
S103：通过操作系统管理软件生成降频指令，以便对CPU和GPU进行降频处理。
具体的，当电平状态为低电平状态时，判定满足降频条件，此时通过操作系统管理软件生成降频指令，以控制CPU和GPU降频，从而降低GPU服务器的系统功耗。
可以理解的是，本申请中S101和S102也可以通过操作系统管理软件执行，操作系统管理软件可将硬件底层传递过来的信号，快速转化为系统软件指令，对GPU、CPU等关键部件执行降频操作，从而降低系统功耗。具体的，alert信号传递至PCH后，系统功耗管理软件通过OS driver获取GPIO_B7、GPIO_B8的电平状态，根据alert的电平状态，系统管理软件可以分别通过CPU Power工具和NVIDIA-SMI工具来给CPU和GPU做降频处理，组件功耗会随着频率的降低而降低，从而降低系统总功耗。
进一步的，本实施例从PSU发出功耗超出阈值的alert信号，到PSU切断系统供电中间毫秒级的时间间隔，快速降低系统功耗，可以避免出现PSU掉电的情况。具体的，为避免出现PSU掉电的情况，作为一种优选的实施例，还应实时监测GPU服务器的实际功耗，若12ms内，对CPU和GPU执行降频处理，使得实际功耗小于PSU的最大功耗，此时将alert信号释放，在保证系统功耗降低的同时，保证PSU不会掉电。
可见，本实施例利用系统在运行时，若实时功耗超过PSU的最大功耗，PSU会在切断电源前12ms生成alert信号，通过监测是否存在alert信号来监测系统功耗动态变化，通过操作系统管理软件将硬件底层传递过来的信号，快速转化为系统软件指令，对GPU/CPU关键部件执行降频操作，从而降低系统功耗，相比现有技术中使用IO降频，系统指令可以灵活快速控制关键部件CPU、GPU降频，最大程度保证GPU服务器的系统性能。
在上述实施例的基础上：
作为一种优选的实施例，该功耗控制方法还包括：
获取CPU和GPU各自对应的特性数据，特性数据包括CPU的目标频率值及GPU的目标频率值；
相应的，通过操作系统管理软件生成降频指令，以便对CPU和GPU进行降频处理的过程具体为：
通过操作系统管理软件将CPU的频率和GPU的频率降低至与其各自对应的目标频率值。
具体的，本实施例是通过操作系统管理软件实现降频的，系统指令可以灵活控制GPU、CPU的降频等级，将部件频率设定在特定的数值，从而最大程度保证系统性能。具体的，可以预先根据CPU和GPU各自对应的特性数据确定其各自对应的降频目标频率，然后通过操作系统管理软件生成与CPU和GPU对应的目标频率的系统指令，从而实现对CPU和GPU的精准降频。
请参照图3，图3为本申请所提供的一种GPU服务器的功耗控制系统，GPU服务器包括PSU、PCH、CPU和GPU，PSU的alert信号线与PCH的GPIO接口连接，该功耗控制系统包括：
获取模块1，用于按预设规则获取GPIO接口的电平状态；
判断模块2，用于判断电平状态是否满足降频条件，若是，触发降频模块3；
降频模块3，用于通过操作系统管理软件生成降频指令，以便对CPU和GPU进行降频处理。
可见，本实施例利用系统在运行时，若实时功耗超过PSU的最大功耗，PSU会在切断电源前12ms生成alert信号，通过监测是否存在alert信号来监测系统功耗动态变化，通过操作系统管理软件将硬件底层传递过来的信号，快速转化为系统软件指令，对GPU/CPU关键部件执行降频操作，从而降低系统功耗，相比现有技术中使用IO降频，系统指令可以灵活快速控制关键部件CPU、GPU降频，最大程度保证GPU服务器的系统性能。
作为一种优选的实施例，获取模块1具体用于：
通过中断获取GPIO接口的电平状态。
作为一种优选的实施例，降频条件为电平状态为低电平状态。
作为一种优选的实施例，降频模块3具体用于：
通过CPU power工具和NVIDIA-SMI工具接收降频指令，然后分别通过CPU power工具和NVIDIA-SMI工具对CPU和GPU进行降频处理。
作为一种优选的实施例，该功耗控制系统还包括：
确定单元，用于获取CPU和GPU各自对应的特性数据，特性数据包括CPU的目标频率值及GPU的目标频率值；
降频模块3，具体用于将CPU的频率和GPU的频率降低至与其各自对应的目标频率值。
作为一种优选的实施例，该功耗控制系统还包括：
监测模块，用于实时监测系统功耗，当系统功耗低于预设功耗，释放alert信号。
另一方面，本申请还提供了一种电子设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行计算机程序时实现如上文任意一个实施例所描述的功耗控制方法。
本申请所提供得一种电子设备，具有和上述功耗控制方法相同的有益效果。
对于本申请所提供的一种电子设备的介绍，请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。
另一方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文任意一个实施例所描述的功耗控制方法。
本申请所提供得一种计算机可读存储介质，具有和上述功耗控制方法相同的有益效果。
对于本申请所提供的一种计算机可读存储介质的介绍，请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种GPU服务器的功耗控制方法，其特征在于，所述GPU服务器包括PSU、PCH、CPU和GPU，所述PSU的alert信号线与所述PCH的GPIO接口连接，该功耗控制方法包括：
按预设规则获取所述GPIO接口的电平状态；
判断所述电平状态是否满足降频条件；
若是，通过操作系统管理软件生成降频指令，以便对所述CPU和所述GPU进行降频处理。
2.根据权利要求1所述的功耗控制方法，其特征在于，所述按预设规则获取所述GPIO接口的电平状态的过程具体为：
通过中断获取所述GPIO接口的电平状态。
3.根据权利要求1所述的功耗控制方法，其特征在于，所述降频条件为所述电平状态为低电平状态。
4.根据权利要求1所述的功耗控制方法，其特征在于，所述通过操作系统管理软件生成降频指令，以便对所述CPU和所述GPU进行降频处理的过程具体为：
通过CPU power工具和NVIDIA-SMI工具接收所述降频指令，然后分别通过所述CPUpower工具和所述NVIDIA-SMI工具对所述CPU和所述GPU进行降频处理。
5.根据权利要求1所述的功耗控制方法，其特征在于，该功耗控制方法还包括：
获取所述CPU和所述GPU各自对应的特性数据，所述特性数据包括CPU的目标频率值及所述GPU的目标频率值；
相应的，所述通过操作系统管理软件生成降频指令，以便对所述CPU和所述GPU进行降频处理的过程具体为：
通过操作系统管理软件将所述CPU的频率和所述GPU的频率降低至与其各自对应的目标频率值。
6.根据权利要求1所述的功耗控制方法，其特征在于，该功耗控制方法还包括：
实时监测系统功耗；
当系统功耗低于预设功耗，释放alert信号。
7.一种GPU服务器的功耗控制系统，其特征在于，所述GPU服务器包括PSU、PCH、CPU和GPU，所述PSU的alert信号线与所述PCH的GPIO接口连接，该功耗控制系统包括：
获取模块，用于按预设规则获取所述GPIO接口的电平状态；
判断模块，用于判断所述电平状态是否满足降频条件，若是，触发降频模块；
所述降频模块，用于通过操作系统管理软件生成降频指令，以便对所述CPU和所述GPU进行降频处理。
8.根据权利要求7所述的功耗控制系统，其特征在于，所述获取模块具体用于：
通过中断获取所述GPIO接口的电平状态。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1-6任意一项所述的功耗控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任意一项所述的功耗控制方法的步骤。
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