一种基于众核处理器的系统功耗动态控制方法与流程

1.本发明涉及一种基于众核处理器的系统功耗动态控制方法，属于功耗管理技术领域。


背景技术：

2.超大规模并行机运行中，应用课题的执行过程中存在负载不均衡特性，进而带来系统功耗的负载不均衡，可能导致系统局部或全局功耗过载情况，影响系统稳定性，推升系统运行成本，是超大规模并行机功耗管理的焦点。
3.运算部件功耗是超大规模并行系统运行功耗的主要组成。系统供配电与冷却系统通常都是针对典型应用场景进行设计，无法有效应对系统随时可能发生的局部或全局功耗过载情况。
4.目前常用的功耗控制方法主要是基于节点级粒度进行局部功耗控制，保证节点的稳定性，而非从整个系统层面的精确控制；缺点在于无法按需调配系统能耗，无法实现课题级的能耗控制，从而实现依据课题重要性来进行的能耗均衡。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种基于众核处理器的系统功耗动态控制方法，以解决超大规模并行机用户课题运行中的系统功耗不受控问题。
6.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种基于众核处理器的系统功耗动态控制方法，根据超大规模并行机上的历史运行数据获取各类课题的功耗运行上限pu(pu≤600)，根据pu的值设置功耗浮动范围以及浮动功耗上限其中，2x＜y≤3x；
7.所述控制方法包括以下步骤：
8.s1、提交课题前，为该课题设置功耗运行上限pu，并设置超功耗运行标记su为0；
9.s2、运行提交的课题，自动记录该课题使用的众核处理器的初始运行频率f0；
10.s3、判断课题是否结束，如课题已结束，跳转至s11；
11.s4、通过资源管理系统获取该课题所有节点众核处理器的实际运行功耗pr；
12.s5、比较s4中获取的实际运行功耗pr与s1中设置的功耗运行上限pu；
13.若pr低于pu的1-y％倍，则进入s6；
14.若pr高于pu的1 y％倍，则进入s7；
15.若pr高于pu的1 x％倍，则进入s8；
16.否则，设置该课题已超功耗运行标记su为0并跳转至s9；
17.s6、以50hz为一档，将该课题所有节点众核处理器的运行频率fr提升一档，跳转至s9；
18.s7、如果su为1，则直接挂起该课题运行，跳至s10，否则，设置该课题已超功耗运行标记su为1，跳至s9；
19.s8、以50hz为一档，将该课题所有节点众核处理器的运行频率fr降低一档，跳至s9；
20.s9、等待功耗数据采集间隔t后，跳至s3；
21.s10、以50hz为一档，将该课题所有节点众核处理器的运行频率fr降低两档，恢复课题运行，跳至s3；
22.s11、恢复该课题所有节点众核处理器的运行频率fr为f0。
23.由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
24.本发明在基本不影响系统使用的前提下，既能有效控制系统局部功耗，又能进行全局性细粒度的功耗管理，将局部和全局性运行时功耗都控制在预期的合理水平，从而节约系统总体能耗，达到绿色节能的效果。
具体实施方式
25.实施例：本发明提供一种基于众核处理器的系统功耗动态控制方法，根据超大规模并行机上的历史运行数据获取各类课题的功耗运行上限pu(pu≤600)，根据pu的值设置功耗浮动范围以及浮动功耗上限其中，2x＜y≤3x；
26.所述控制方法包括以下步骤：
27.s1、提交课题前，为该课题设置功耗运行上限pu，并设置超功耗运行标记su为0；
28.s2、运行提交的课题，自动记录该课题使用的众核处理器的初始运行频率f0；
29.s3、判断课题是否结束，如课题已结束，跳转至s11；
30.s4、通过资源管理系统获取该课题所有节点众核处理器的实际运行功耗pr；
31.s5、比较s4中获取的实际运行功耗pr与s1中设置的功耗运行上限pu；
32.若pr低于pu的1-y％倍，则进入s6；
33.若pr高于pu的1 y％倍，则进入s7；
34.若pr高于pu的1 x％倍，则进入s8；
35.否则，设置该课题已超功耗运行标记su为0并跳转至s9；
36.s6、以50hz为一档，将该课题所有节点众核处理器的运行频率fr提升一档，跳转至s9；
37.s7、如果su为1，则直接挂起该课题运行，跳至s10，否则，设置该课题已超功耗运行标记su为1，跳至s9；
38.s8、以50hz为一档，将该课题所有节点众核处理器的运行频率fr降低一档，跳至s9；
39.s9、等待功耗数据采集间隔t后，跳至s3；
40.s10、以50hz为一档，将该课题所有节点众核处理器的运行频率fr降低两档，恢复课题运行，跳至s3；
41.s11、恢复该课题所有节点众核处理器的运行频率fr为f0。
42.对上述实施例的进一步解释如下：
43.本发明针对系统功耗的可控性需求，基于当前已有的功耗控制手段，结合系统功耗的实时采集，在运行课题前设置合理的功耗上限，通过众核处理器运行时局部核心动态频率调整等手段，通过实时调整节点众核处理器局部核心的频率，动态调整课题运行功耗，有效监测系统实时功耗，进行课题级精细化功耗控制，从而合理控制分配系统动态能耗，提升系统稳定性并合理控制运行成本。
44.通过对作业启动前先设置好授权的可用功耗上限，运行过程中，如果运行功耗低于可用功耗上限，则对课题使用的节点众核处理器中的局部核心进行动态升频，提升课题运行效率；如果出现运行功耗小幅超出可用功耗上限，则对课题使用的节点众核处理器中的局部核心进行动态降频，降低运行功耗；
45.如果出现运行功耗大幅超出可用功耗上限，则先将课题进行挂起操作，对课题使使用的节点众核处理器中的局部核心进行大幅度降频之后，恢复课题运行，并持续进行功耗监测和控制，从而实现课题运行功耗的实时动态控制。
46.在超大规模并行机上提交课题运行前，设置其运行功耗上限；
47.课题正式运行后，根据课题实际运行节点的功耗实时数据，计算出课题当前的实际运行功耗；
48.当课题实际运行功耗超过运行功耗上限x％(可调整)时，通过小幅多次动态调整众核处理器局部核心的运行频率，在保证节点稳定性，不影响课题正常运行的同时，限制其课题实际的运行功耗低于运行功耗上限；
49.当课题实际运行功耗超过运行功耗上限y％(可调整)时，直接将课题挂起，并大幅度向下调整众核处理器局部核心的频率，调整后再恢复课题的运行，从而达到降低系统整体运行能耗，实现系统节能的效果；
50.当课题运行结束时，将该课题对应的计算节点众核处理器局部核心的频率自动恢复为初始运行频率。
51.运行时功耗的动态控制方法的主要处理流程如下：
52.用户为使用超大规模并行机的人员；
53.管理员为负责管理超大规模并行机的人员；
54.pn表示单个节点的功耗值；
55.pu表示可用功耗上限，在课题运行前进行设置；
56.pr表示实际运行功耗，为课题运行时，所在所有节点的pn的总和；
57.t表示每次采样和判断周期的时间；
58.f0表示课题刚开始运行时的初始运行频率；
59.fr表示课题当前的运行频率；
60.步骤1、用户提交课题前，由管理员为该课题设置可用功耗上限pu；
61.步骤2、用户提交课题运行，自动记录该课题使用的众核处理器局部核心的初始运行频率f0；
62.步骤3、判断课题是否结束，如课题已结束，跳转至步骤11；
63.步骤4、作业通过资源管理系统获取该课题的实际运行功耗pr；
64.步骤5、对pr和pu进行比较，当pr低于pu的1-x％倍时，进入步骤6，当pr高于pu的1 y％倍时，进入步骤7，当pr高于pu的1 x％倍时，进入步骤8，否则设置该课题已超功耗运行
标记su为0，跳至步骤9；
65.步骤6、提升一档该课题所有节点众核处理器局部核心的运行频率fr，跳至步骤9；
66.步骤7、如果su为1，则直接挂起该课题运行，跳至步骤10，否则，设置该课题已超功耗运行标记su为1，跳至步骤9；
67.步骤8、降低一档该课题所有节点众核处理器局部核心的运行频率fr，跳至步骤9；
68.步骤9、等待t时刻后，跳至步骤3；
69.步骤10、降低两档该课题所有节点众核处理器局部核心的运行频率fr，恢复课题运行，跳至步骤3；
70.步骤11、恢复该课题所有节点的运行频率fr为f0。
71.通过以上处理方式，可以有效动态控制课题运行功耗，达到节能效果。
72.采用上述一种基于众核处理器的系统功耗动态控制方法时，其在基本不影响系统使用的前提下，既能有效控制系统局部功耗，又能进行全局性细粒度的功耗管理，将局部和全局性运行时功耗都控制在预期的合理水平，从而节约系统总体能耗，达到绿色节能的效果。
73.为了便于更好的理解本发明，下面将对本文中使用的术语进行简要的解释：
74.超大规模并行机：是指通过高速互连网络连接的由众多独立计算节点组成的系统，每个计算节点包含独立的处理器、内存和操作系统，所有计算节点通过挂载分布式共享存储的方式使用同一套存储。
75.资源管理系统：实现超大规模并行机的所有计算资源的状态监测、资源划分和资源分配。
76.运行功耗：是指课题在超大规模并行机上运行时，该课题对应系统资源的实际功耗。
77.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。