CN113721756A - 一种控制进入PCI Express ASPM节能状态的方法、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种控制进入PCI Express ASPM节能状态的方法、装置及存储介质，控制进入PCI Express ASPM节能状态的方法，包括：S100，设置状态定时器时间阈值；S200，基于PCI Express链路的历史数据或预测数据，对时间阈值进行调整，得到自适应阈值；S300，当PCI Express链路超过自适应阈值未接收到数据时，触发PCI Express链路进入PCI Express ASPM节能状态。本发明使用动态状态定时器而不是静态计时器解决了应用场景依赖性的问题。由于静态空闲定时器是基于某些预定的应用场景优化实现的，因此，静态空闲定时器依赖于特定的已优化应用场景，无法适用于广泛的应用场景。本发明提出的动态空闲定时器将根据不同的应用场景而改变其阈值，从而动态的适应用户的应用场景，消除了对特定应用的依赖性。
Description
技术领域
本发明涉及PCI Express技术领域，尤其涉及一种控制进入PCI Express ASPM节能状态的方法、装置及计算机存储介质。
背景技术
ASPM是PCI Express的一种节能功能，允许设备请求PCI-E链路通道进入低功耗状态(L0s或L1)。而决定进入L0s或L1的标准取决于各种特定的实现方式。通常的方法(在PCIExpress 4.0规范中提到)是使用静态空闲定时器。当PCI Express设备检测到链路空闲(无流量)超过其空闲定时器中指定的阈值(L0s和L1可以有单独的计时器)时，它将请求进入L0s或L1以达到节能的目的。但是当设备(或其链路伙伴)需要发送数据时，它会将链路从L0s或L1唤醒回L0。
上述技术手段存在如下缺陷：
如上所述，固定的状态定时器的缺点是其触发机制为静态的，这个机制不会自适应于具体的应用场景，因此无法同时针对性能和能耗进行优化(只能两者选择其一进行优化)。如果空闲定时器阈值设置得太低，并且链路有间歇性通信，则会导致频繁请求进入低功率状态、而又经常立即唤醒，从而导致性能降低。性能降低是由从L0s(或L1)到L0的链路的固有退出(或唤醒)延迟引起的。如果定时器阈值设置得太高，由于进入低功耗状态的请求会减少，则会导致节能效果不佳。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何自适应调整进入PCI Express ASPM节能状态，本发明提出一种控制进入PCI Express ASPM节能状态的方法、装置及存储介质。
根据本发明实施例的控制进入PCI Express ASPM节能状态的方法，包括：
设置状态定时器时间阈值；
基于PCI Express链路的历史数据或预测数据，对所述时间阈值进行调整，得到自适应阈值；
当所述PCI Express链路超过所述自适应阈值未接收到数据时，触发所述PCIExpress链路进入PCI Express ASPM节能状态。
根据本发明的一些实施例，所述基于PCI Express链路的历史数据对所述时间阈值进行调整，得到自适应阈值，包括：
获取所述PCI Express链路历史数据信息；
从所述历史数据信息提取数据特征；
将所述数据特征输入预先训练好的预测模型进行预测计算；
输出预测值，并基于所述预测值得到所述自适应阈值。
在本发明的一些实施例中，提取的所述数据特征包括：数据包个数、相邻数据包时间间隔的平均值、相邻数据包时间间隔的中位数、相邻数据包时间间隔的75％分位数、相邻数据包时间间隔的25％分位数。
根据本发明的一些实施例，当所述PCI Express链路数据流具有周期性时，提取的所述数据特征还包括：特征提取时间。
在本发明的一些实施例中，所述预测模型采用回归模型或分类模型。
根据本发明的一些实施例，所述基于PCI Express链路的预测数据对所述时间阈值进行调整，得到自适应阈值，包括：
设置平衡参数和调整步长；
基于进入PCI Express ASPM节能状态前一周期的时间间隔和所述平衡参数计算平衡指标；
根据所述平衡指标的计算结果，通过所述调整步长增加或减小所述时间阈值，得到所述自适应阈值。
在本发明的一些实施例中，所述平衡指标的计算方法，包括：
P＝P+(TE-TS)-K；
其中，P为平衡指标，K为平衡参数，(TE-TS)为进入PCI Express ASPM节能状态前一周期的时间间隔。
根据本发明的一些实施例，所述根据所述平衡指标的计算结果，通过所述调整步长增加或减小所述时间阈值，得到所述自适应阈值，包括：
设置调整步长D和I，设当前时间阈值为F；
当P＞0时，自适应阈值调整为F＝F+I；当P＜0时，自适应阈值调整为：F＝F-D。
根据本发明实施例的控制进入PCI Express ASPM节能状态的装置，包括：
阈值设置模块，用于设置状态定时器时间阈值；
阈值调整模块，用于基于PCI Express链路的历史数据或预测数据，对所述时间阈值进行调整，得到自适应阈值；
触发模块，用于当所述PCI Express链路超过所述自适应阈值未接收到数据时，触发所述PCI Express进入PCI Express ASPM节能状态。
根据本发明实施例的计算机存储介质，所述计算机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所述的进入PCI Express ASPM节能状态的方法的步骤。
本发明提出的控制进入PCI Express ASPM节能状态的方法、装置及存储介质具有如下有益效果：
本发明使用动态状态定时器而不是静态计时器解决了应用场景依赖性的问题。由于静态空闲定时器是基于某些预定的应用场景优化实现的，因此，静态空闲定时器依赖于特定的已优化应用场景，无法适用于广泛的应用场景。本发明提出的动态空闲定时器将根据不同的应用场景而改变其阈值，从而动态的适应用户的应用场景，消除了对特定应用的依赖性。
附图说明
图1为根据本发明实施例的控制进入PCI Express ASPM节能状态的方法流程图；
图2为根据本发明实施例的控制进入PCI Express ASPM节能状态的装置组成示意图；
图3为根据本发明实施例的控制进入PCI Express ASPM节能状态的方法示意图。
附图标记：
装置100，
阈值设置模块10，阈值调整模块20，触发模块30。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。
本发明中说明书中对方法流程的描述及本发明说明书附图中流程图的步骤并非必须按步骤标号严格执行，方法步骤是可以改变执行顺序的。而且，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
如图1所示，根据本发明实施例的控制进入PCI Express ASPM节能状态的方法，包括：
S100，设置状态定时器时间阈值；
需要说明的是，时间阈值的大小并无具体限制。例如，可以根据实际应用需求，预先设置一个时间阈值。
S200，基于PCI Express链路的历史数据或预测数据，对时间阈值进行调整，得到自适应阈值；
也就是说，本发明中，在设置时间阈值后，时间阈值并非是静态的、不可改变的，而是可以根据PCI Express链路的历史数据或预测数据，对时间阈值进行调整，以得到自适应阈值。由此，可以得到更符合PCI Express链路当前数据交互状态的自适应阈值。
S300，当PCI Express链路超过自适应阈值未接收到数据时，触发PCI Express链路进入PCI Express ASPM节能状态。
结合图3所示，当PCI Express链路空闲(无流量)的时间超过自适应阈值时，可以触发PCI Express链路进入PCI Express ASPM节能状态，即允许PCI Express进入低功耗状态(L0s或L1)。
根据本发明的一些实施例，基于PCI Express链路的历史数据对时间阈值进行调整，得到自适应阈值，包括：
S211，获取PCI Express链路历史数据信息；
S212，从历史数据信息提取数据特征；
可选地，提取的数据特征可以包括：数据包个数、相邻数据包时间间隔的平均值、相邻数据包时间间隔的中位数、相邻数据包时间间隔的75％分位数、相邻数据包时间间隔的25％分位数。
根据本发明的一些实施例，当PCI Express链路数据流具有周期性时，提取的数据特征还包括：特征提取时间。
S213，将数据特征输入预先训练好的预测模型进行预测计算；
在本发明的一些实施例中，预测模型采用回归模型或分类模型。
S214，输出预测值，并基于预测值得到自适应阈值。
根据本发明的一些实施例，基于PCI Express链路的预测数据对时间阈值进行调整，得到自适应阈值，包括：
S221，设置平衡参数和调整步长；
S222，基于进入PCI Express ASPM节能状态前一周期的时间间隔和平衡参数计算平衡指标；
在本发明的一些实施例中，平衡指标的计算方法，包括：
P＝P+(TE-TS)-K；
其中，P为平衡指标，K为平衡参数，(TE-TS)为进入PCI Express ASPM节能状态前一周期的时间间隔。
S223，根据平衡指标的计算结果，通过调整步长增加或减小时间阈值，得到自适应阈值。
根据本发明的一些实施例，根据平衡指标的计算结果，通过调整步长增加或减小时间阈值，得到自适应阈值，包括：
设置调整步长D和I，设当前时间阈值为F；
当P＞0时，自适应阈值调整为F＝F+I；当P＜0时，自适应阈值调整为：F＝F-D。
如图2所示，根据本发明实施例的控制进入PCI Express ASPM节能状态的装置，包括：阈值设置模块、阈值调整模块和触发模块。
其中，阈值设置模块用于设置状态定时器时间阈值；
阈值调整模块用于基于PCI Express链路的历史数据或预测数据，对时间阈值进行调整，得到自适应阈值；
触发模块用于当PCI Express链路超过自适应阈值未接收到数据时，触发PCIExpress进入PCI Express ASPM节能状态。
根据本发明实施例的计算机存储介质，计算机存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上的进入PCI Express ASPM节能状态的方法的步骤，具体包括：
S100，设置状态定时器时间阈值；
S200，基于PCI Express链路的历史数据或预测数据，对时间阈值进行调整，得到自适应阈值；
S300，当PCI Express链路超过自适应阈值未接收到数据时，触发PCI Express链路进入PCI Express ASPM节能状态。
本发明提出的控制进入PCI Express ASPM节能状态的方法、装置及计算机存储介质具有如下有益效果：
本发明使用动态状态定时器而不是静态计时器解决了应用场景依赖性的问题。由于静态空闲定时器是基于某些预定的应用场景优化实现的，因此，静态空闲定时器依赖于特定的已优化应用场景，无法适用于广泛的应用场景。本发明提出的动态空闲定时器将根据不同的应用场景而改变其阈值，从而动态的适应用户的应用场景，消除了对特定应用的依赖性。
下面参照附图详细描述根据本发明的控制进入PCI Express ASPM节能状态的方法。值得理解的是，下述描述仅是示例性描述，而不应理解为对本发明的具体限制。
本发明在状态定时器中采用动态、自适应的时间阈值。根据PCI-E链路实际运行过程中的状态，平衡其在某个时间段的性能和功耗，以达到不影响性能，同时减少能耗的目的。
实现动态、自适应阈值的方法可以是基于模型的(model-based)或是非基于模型的(model-free)。
其中，基于模型的实现是通过建模，通过历史数据来预测在未来某个时刻应该使用的阈值。例如，为了预测时间段T应该使用的阈值，可以监听T-1，T-2，T-3时间段的总线数据信息，并转换为特征：
总数据包个数；
相邻数据包时间间隔的平均值(mean)；
相邻数据包时间间隔的中位数(median)；
相邻数据包时间间隔的75％分位数(75％quantile)；
相邻数据包时间间隔的25％分位数(25％quantile)。
如果数据流量有明显的周期性(例如在某个时间段9:00PM-5:00AM使用率很低)，还可以使用时间作为特征。通过离线训练的预测模型来预测使用于时间段T的阈值。模型的选择可以为回归模型，例如线性回归，高斯线性回归。也可以是分类模型，例如决策树，决策森林。
非基于模型的实现通过状态定时器在系统实时运行的过程中得到的信息反馈，定期/不定期的调整当前使用的阈值。其目的为在尽量不影响性能的条件下减少功耗。其一种实现方法举例如下：
当前阈值为F；
根据客户性能要求定义功耗和性能平衡参数K；
定义阈值增加/减少步长I，D。
在系统运行过程中，定期更新阈值。每个周期的起始，定义平衡指标P＝0。每当进入ASPM节能状态(超过阈值F)，记录当前时间TS。每当退出ASPM节能状态时(时间为TE)，表明系统有可能增加性能，通过功耗和性能平衡参数K，可以将性能转换为功耗。同时可以计算出功耗的节约为TE–TS。更新平衡指标P＝P+(TE-TS)–K。当周期结束时，如果P大于0，则表示节能大于性能损失，因此可以增加阈值为F＝F+I，否则表示性能损失过大，跟新阈值为F＝F–D。然后立即进入下一个优化周期，或者等待下一个优化周期的开始。
值得强调的是，本发明不限定于具体地某个特定的标准或算法。所提到的实现方法只是举例说明，以帮助理解本专利的内容。
综上所述，本发明使用动态状态定时器而不是静态计时器解决了应用场景依赖性的问题。由于静态空闲定时器是基于某些预定的应用场景优化实现的，因此它们永远无法适用于广泛的应用场景。因此，静态空闲定时器依赖于特定的已优化应用场景。但是，动态空闲定时器将根据不同的应用场景而改变其阈值，从而动态的适应用户的应用场景，消除了对特定应用的依赖性。影响阈值的因素包括历史PCI-E总线数据量，未来的总线数据量的预测等等。本发明不限定于具体地某个标准或算法。
通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
Claims (10)
1.一种控制进入PCI Express ASPM节能状态的方法，其特征在于，包括：
设置状态定时器时间阈值；
基于PCI Express链路的历史数据或预测数据，对所述时间阈值进行调整，得到自适应阈值；
当所述PCI Express链路超过所述自适应阈值未接收到数据时，触发所述PCIExpress链路进入PCI Express ASPM节能状态。
2.根据权利要求1所述的控制进入PCI Express ASPM节能状态的方法，其特征在于，所述基于PCI Express链路的历史数据对所述时间阈值进行调整，得到自适应阈值，包括：
获取所述PCI Express链路历史数据信息；
从所述历史数据信息提取数据特征；
将所述数据特征输入预先训练好的预测模型进行预测计算；
输出预测值，并基于所述预测值得到所述自适应阈值。
3.根据权利要求2所述的控制进入PCI Express ASPM节能状态的方法，其特征在于，提取的所述数据特征包括：数据包个数、相邻数据包时间间隔的平均值、相邻数据包时间间隔的中位数、相邻数据包时间间隔的75％分位数、相邻数据包时间间隔的25％分位数。
4.根据权利要求3所述的控制进入PCI Express ASPM节能状态的方法，其特征在于，当所述PCI Express链路数据流具有周期性时，提取的所述数据特征还包括：特征提取时间。
5.根据权利要求2所述的控制进入PCI Express ASPM节能状态的方法，其特征在于，所述预测模型采用回归模型或分类模型。
6.根据权利要求1所述的控制进入PCI Express ASPM节能状态的方法，其特征在于，所述基于PCI Express链路的预测数据对所述时间阈值进行调整，得到自适应阈值，包括：
设置平衡参数和调整步长；
基于进入PCI Express ASPM节能状态前一周期的时间间隔和所述平衡参数计算平衡指标；
根据所述平衡指标的计算结果，通过所述调整步长增加或减小所述时间阈值，得到所述自适应阈值。
7.根据权利要求6所述的控制进入PCI Express ASPM节能状态的方法，其特征在于，所述平衡指标的计算方法，包括：
P＝P+(TE-TS)-K；
其中，P为平衡指标，K为平衡参数，(TE-TS)为进入PCI Express ASPM节能状态前一周期的时间间隔。
8.根据权利要求7所述的控制进入PCI Express ASPM节能状态的方法，其特征在于，所述根据所述平衡指标的计算结果，通过所述调整步长增加或减小所述时间阈值，得到所述自适应阈值，包括：
设置调整步长D和I，设当前时间阈值为F；
当P＞0时，自适应阈值调整为F＝F+I；当P＜0时，自适应阈值调整为：F＝F-D。
9.一种控制进入PCI Express ASPM节能状态的装置，其特征在于，包括：
阈值设置模块，用于设置状态定时器时间阈值；
阈值调整模块，用于基于PCI Express链路的历史数据或预测数据，对所述时间阈值进行调整，得到自适应阈值；
触发模块，用于当所述PCI Express链路超过所述自适应阈值未接收到数据时，触发所述PCI Express进入PCI Express ASPM节能状态。
10.一种计算机存储介质，所述计算机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至8中任一项所述的进入PCI Express ASPM节能状态的方法的步骤。
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