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虽然实时虚拟设备迁移具有诸多益处,如资源(CPU,内存等)的分配和能耗感知的整合,但是虚拟设备的迁移本身也需要消耗额外的能量。曾经有一篇关于虚拟设备实时迁移的性能和能量模式的文章,发表在第20届高性能分布式计算国际研讨会会议***集上,该篇文章讲述了一个测试方法,用来测试实时迁移的功耗。结果显示,当部署了能耗感知以及服务器整合模型后,实时迁移所消耗的能量大幅减少。这种模式引导的决策,大幅减少了72.9%的迁移成本,并且节能73.6%。
配置和控制管理策略
以电信行业为例,现今的ATCA机箱通常包括一组高品质的电源模块以及智能风扇系统,可以用来控制温度输出和功耗。我们使用一个典型的ATCA机箱来做相关的测试,通过自动调整策略(根据周围的温度来决定风扇的转速),风扇(整个机箱的1/8)的功耗可以减少40%。
对于机箱剩余的7/8部分,可以通过嵌入式软件设置每个刀片上的CPU、内存以及其他设备的频率和工作模式,从而实现动态电源管理和/或功耗限定。通过智能固件和软件层面的控制部署电源管理策略,可以大幅减少能耗。
从系统管理的角度来看,当系统的工作负载运行在满负荷水平之下时,就可以按既定策略实现动态电源管理。同时在峰值期间也可以使用动态电源管理以减少功耗。然而,当功耗(能量)节约模式启用时,处理器频率将降低,从而影响工作负载的性能和吞吐量。
功耗限定功能可以通过显示器或制动器的内部或外部处理实现。制动器可以提升处理器的电压或提升处理器/内存的频率。制动器也可以“***”处理器,即通过注入死循环来延迟对指令的处理。当功耗限定达到时以及限定技术启用时,工作负载的性能可能会受到影响。
嵌入式电源管理软件
电源管理软件的拓扑结构是由多个系统守护进程的组件构成,其中每个组件都会管理一个刀片,和一个客户端组件。
图2:嵌入式电源管理的基本组件
客户端代表电源管理系统搜集与电源有关的数据。系统守护进程是加载在每一个刀片上的应用,扮演者电源管理模块的角色。它提供了CPU、内存、硬盘、网络和虚拟化的工作方法以及功耗限定等功能,在满足性能需求的前提下尽量降低功耗。实际的管理端可以运行在台式机或者笔记本上,通过整合并显示输出机箱、板卡和传感器(如温度)等实际功耗的信息。
图3:功耗限定功能实例
主动电源管理
通过策略的配置,将ATCA刀片上CPU的工作模式切换至节能或主动电源管理模式后,每个刀片的功耗相比持续运行在性能模式下减少15%(参见图4和图5)。每片板卡在加载服务的情况下可以节约0.4KW的功耗(参见图5)。如果一个14槽的ATCA机框中使用了10个刀片,那每天节约的功耗大约4KW。