一种基于me的服务器动态能耗管理及修正方法
【专利摘要】本发明提供一种基于ME的服务器动态能耗管理及修正方法，通过对Intel提供的ME进行配置和管理，实现对服务器能耗进行准确控制的目的。其主要步骤包括：确认IntelME的固件版本、针对CPU平台进行控制能耗阈值测定、面向CPU平台设计能耗控制策略、制定并设置能耗控制策略、搜集能耗历史数据信息、分析能耗数据、修正控制策略等。通过闭环控制系统的引入，定期的已制定动态能耗管理策略进行调整，使系统的能耗管理效果达到最佳。本方法适合于所有支持用IntelME的CPU平台类型，特别适用于大数据处理中心、高性能集群计算等对服务器实际数量需求大的场合，通过各服务器节点的能耗管理和控制，达到服务器集群能耗管理的最优化处理。
【专利说明】—种基于ME的服务器动态能耗管理及修正方法
[0001]【技术领域】
本发明设计一种服务器技术，具体地说是一种基于ME的服务器动态能耗管理及修正方法。
【背景技术】
[0002]近年来服务器系统在社会的各个方面发挥着重要的作用，几乎所有和我们生活休戚相关的方面都有服务器的存在。而随着服务器系统部署数量的急剧增加，带来的能耗问题就尤为突出。服务器能耗的增加主要体现在如下几个方面:首先是CPU，随着CPU的制造工艺不断提升，频率越来越高，在其计算能力飞速提升的同时，其功耗同样增长惊人；其次是内存，随着制造工艺的改进，内存容量越来越大，速度越来越快；再次是芯片组和外围设备，由于CPU和内存频率不断提高，要求和它们配合的芯片组、总线和外围设备都需要工作在更高的频率，而更高的频率意味着更多的电能消耗；第四方面是机房制冷和供电设备的能耗，由于服务器系统对高温非常敏感，因此机房必须配置大量的散热及冷却设备，而且机房供电设备在把电压转换时会损失部分电能。因此，当前节能减耗已逐渐成了服务器技术的关键词，并成为影响服务器发展的一个重要问题。
[0003]目前在服务器节能技术方面的研究主要集中在芯片级、平台级、基础架构级和系统级的几个层面，其中芯片级和平台级属于服务器能耗的主要，直接影响着节能技术的作用效果。对于该层次的节能技术主要有控制CPU功耗、控制内存功耗、及控制平台功耗等。但由于服务器种类繁多，很难有通用的方法能实现节能目标。因此，如何既能准确的管理服务器芯片级实际能耗，又能管理服务器平台级实际能耗，更进一步地提高基础架构级、系统级的服务器系统能耗管理目标就成了亟需解决的问题。
【发明内容】
[0004]针对如何既能准确的管理服务器芯片级能耗，又能管理服务器平台级能耗，更进一步地提高基础架构级、系统级的服务器系统能耗管理目标，本发明提出了一种基于ME的服务器动态能耗管理及修正方法。
[0005]本发明包括:基于ME的服务器动态能耗管理框架设计，基于ME的服务器能耗管理阈值获取方法、基于ME的服务器动态能耗管理策略的设计、基于ME的服务器动态能耗管理策略的修正方法。
[0006]其中，基于ME的服务器动态能耗管理框架设计，整个框架包括CPU、内存PCH芯片(包含 ME 单元)、BMC、PSU、CMM 等；
其中，基于ME的服务器能耗管理阈值获取方法，主要包括:
1.获取IntelCPU的额定功耗值；
2.选择具体服务器类型，确定整体平台资源配置，并计算整个平台理论的额定能耗上
限；
3.在服务器上安装操作系统，并安装IntelPTU工具； 4.设置BIOS中打开Turbo 功能，并发送 SetHostConfiguration HECI message to ME,EOP to ME等配置；
5.PTU将系统工作加压到满载，通过BMC发送ipmi命令给ME’将系统功耗设定为零；
6.通过ME读取此时的系统能耗即为理论的能耗管理阈值上限的最小值；
其中，基于ME的服务器能耗管理阈值获取方法，根据ME本身固件版本的不同可以支持CPU级、内存级、PCIe级和系统级等不同平台级别；
其中，基于ME的服务器动态能耗管理策略的设计，即通过BMC对ME进行动态能耗管理区间的设定，本发明允许在一个控制级别中添加5条控制策略，每条控制策略的时间周期不重叠，并且每个服务器节点可独立的设定四个控制级别，级别类型可以重复；
其中，基于ME的服务器动态能耗管理策略的修正方法，主要基于闭环控制的原理对实际控制能耗策略进行修正；
其中，动态能耗管理闭环控制系统主要包括:由采集单元、决策单元、存储单元、控制单元及反馈单元组成:
1.采集单元=BMC负责定时采集系统实际能耗值；
2.决策单元:根据采集单元的输出，制定具体动态能耗管理策略；
3.存储单元:BMC将采集的各种场景下的实际能耗的历史数据保存到数据库；
4.控制单元:ME根据已制定的控制策略对系统能耗进行管理；
5.反馈单元:对控制单元和存储单元的输出数据进行结合分析和整理，将结果作为决策单元的输入；
确认InteI ME的固件版本、针对CPU平台进行控制能耗阈值测定、面向CPU平台设计能耗控制策略、制定并设置能耗控制策略、搜集能耗历史数据信息、分析能耗数据、修正控制策略等。通过闭环控制系统的引入，定期的已制定动态能耗管理策略进行调整，使系统的能耗管理效果达到最佳。
[0007]本发明的有益效果是:
1、基于Intel的标准ME单元，根据服务器系统特点设计通用的动态能耗管理策略，在实际测量的服务器能耗阈值范围，准确地在芯片级和平台级对服务器动态能耗进行管理。
[0008]2、通过ME在满足服务器工作负载要求的前提下，对服务器能耗阈值测量，因此不会影响具体业务的执行效果。
[0009]3、通过闭环控制器的引入，定期的已经制定动态能耗管理的设定值进行调整，使系统的能耗管理效果达到最佳。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是根据本发明的基于ME的服务器动态能耗管理框架图；
图2是根据本发明的基于ME的服务器能耗管理阈值获取实施流程图；
图3是根据本发明的服务器动态能耗管理闭环控制系统原理图；
图4是根据本发明的基于ME的服务器动态能耗管理阈值修正流程图。
【具体实施方式】[0011 ] 以下结合附图对本发明的实施例进行说明，
图1:是根据本发明的基于ME的服务器动态能耗管理框架图。如图1所示，各部件的连接关系如下:
1)ME通过PECI获取CPU、内存、及系统等功耗管理部件；
2)BMC通过SMBus与ME进行通信，可发送控制指令；
3)BMC通过PMBus与PSU进行通信，可获取电源状态和操作电源；
4)服务器系统中可包含一个或多个节点(本例中列出2个节点)，并同时参与动态能耗管理策略执行；
图2:是根据本发明的基于ME的服务器能耗管理阈值获取实施流程图。如图2所示，具体实施步骤如下:
1)步骤1:在操作系统上安装PTU工具，其中PTU工具可以根据宿主机操作系统类型不同，如 Windows 下选择 Intel—for—Windows—PTU—1.4、Linux 下选择 Intel—for—Linux—PTU—2.3 ；
2)步骤2:B10S打开Turbo功能，并发送相应信号给ME
3)步骤3:执行PTU工具给服务器系统加压；
4)步骤4:通过IPMITool给ME发送指令，将能耗控制上限值设置为零，具体命令格式如下:
ipmitool -H 192.168.101.100 -U admin -P admin _b 0x00 _t 0x2C raw 0x2E OxCB0x57 0x01 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 ；
5)步骤5:通过IPMITool从ME读取此时的系统实际能耗值，具体命令格式如下:
ipmitool -H 192.168.101.100 -U admin -P admin _b 0x00 _t 0x2C raw 0x2E 0xC8
0x57 0x01 0x00 0x01 0x00 0x00 ；
6)步骤6:将此值作为动态能耗管理阈值上限的最小值；
图3:是根据本发明的服务器动态能耗管理闭环控制系统原理图。如图3所示，具体逻辑关系如下:
1.采集单元=BMC负责定时采集系统实际能耗值；
2.决策单元:根据采集单元的输出，制定具体动态能耗管理策略；
3.存储单元:BMC将采集的各种场景下的实际能耗的历史数据保存到数据库；
4.控制单元:ME根据已制定的控制策略对系统能耗进行管理；
5.反馈单元:对控制单元和存储单元的输出数据进行结合分析和整理，将结果作为决策单元的输入；
图4:是根据本发明的基于ME的服务器动态能耗管理阈值修正流程图。如图4所示，具体实施步骤如下:
O步骤1:获取已制定完成的控制策略，即根据制订策略规则，对服务增加不大于5条的不同时段的能耗控制上限制运行周期；
2)步骤2:基于ME执行动态能耗管理策略，即通过BMC将控制策略发送给ME，并由ME控制执行；
3)步骤3:更新服务器历史能耗数据库，将经ME管理后的实际功耗值存储到数据库模块中； 4)步骤4:判断是否需要对控制参数进行更新？判断条件是由BMC根据策略提前设定完成的；
5)步骤5:如果需要参数更新，则调到步骤7 ；
6)步骤6:如果不需要不对参数更新，则调到步骤；
7)步骤7:结合已保存到数据库中的历史能耗值和控制策略进行分析
8)步骤8:闭环控制器控制参数更新；
9)步骤9:校对动态能耗管理策略；
10)步骤10:判断是否继续执行下一个动态能耗管理策略；
11)步骤11:如果是，则跳转到步骤2 ；
12)步骤12:如果已经全部策略执行结束，则完成此次管理；
利用本实施例的基于ME的服务器动态能耗管理及修正方法，能准确的管理服务器芯片级和平台级的能耗，更进一步地提高基础架构级、系统级的服务器系统能耗管理目标。除此之外，本发明也涉及对动态能耗管理策略的修正方法，通过闭环控制系统对对管理策略参数进行优化和校对，更进一步提高动态能耗管理的有效性。
【权利要求】
1.一种基于ME的服务器动态能耗管理及修正方法，其特征包括:包括以下四个要点: 基于ME的服务器动态能耗管理内容和特征； 基于ME的服务器能耗管理阈值获取方法； 基于ME的服务器动态能耗管理策略的设计方法； 基于ME的服务器动态能耗管理策略的修正方法。
2.根据权利要求1所述的基于ME的服务器动态能耗管理及修正方法，其特征在于，要点I)中在所述动态能耗管理的内容，动态能耗管理是指根据服务器系统运行的实际特点，在不同的时间段对服务器的最高能耗进行限定，达到在满足服务器系统实际任务能耗需求的连续时间周期内，服务的能耗一直处于最优的状态。
3.根据权利要求1所述的基于ME的服务器动态能耗管理及修正方法，其特征在于，要点I)中在所述动态能耗管理的特征，本发明是基于Intel X86平台CPU提供Node Manager功能单元的ME ；ME位于PCH芯片内，其一端通过SMBus总线与BMC连接，另一端通过PECI总线与CPU连接。
4.根据权利要求1所述的基于ME的服务器动态能耗管理及修正方法，其特征在于，要点I)中在所述ME的主要作用，ME从CPU和内存获取实时温度值，再根据自身的功耗算法的计算出实时的系统能耗 值，并且ME提供基于标准IPMI协议的API命令接口，可方便的与BMC通信。
5.根据权利要求1所述的基于ME的服务器动态能耗管理及修正方法，其特征在于，要点2)中在所述能耗管理阈值获取方法，主要步骤如下: O首先从CPU手册获取Intel CPU的额定功耗值； 2)选择具体服务器类型并确定系统特点，如CPUSlot数量、Mem DIMM数量、系统电源数量及额定功率，其他硬件资源配置数量等； 3)在服务器上安装操作系统,并安装IntelPerformance Tuning Utility工具,用于对系统增加负载压力； 4)设置BIOS中打开Turbo功能；
5)设置BIOS 中发送 SetHostConf iguration HECI message to ME, EOP to ME 等配置； 6)通过PTU使系统工作于满载，BMC给ME的发送无限定能耗的IPMI命令，从ME获取系统实际能耗值，并作为能耗管理上限值； 7)通过PTU使系统工作于满载，BMC给ME的发送限定能耗为零的IPMI命令，从ME获取系统实际能耗值，并作为能耗管理阈值上限的最小值； 8)对应具体CPU额定功耗，整理成能耗管理阈值。
6.根据权利要求1所述的基于ME的服务器动态能耗管理及修正方法，其特征在于，要点3)中在所述的动态能耗管理策略的设计方法，本方法主要结合时间周期进行特定能耗上限值控制；对于单一节点服务器允许设定5条控制策略，每条策略分别制定运行周期及系统能耗上限值，其中上限值应包含在通过权利5的步骤测得的能耗管理阈值内。
7.根据权利要求1所述的基于ME的服务器动态能耗管理及修正方法，其特征在于，要点4)中在所述的动态能耗管理策略的修正方法，本方法主要是基于闭环控制的原理对实际控制能耗策略进行修正。
8.根据权利要求7所述的基于ME的服务器动态能耗管理及修正方法，其特征在于所述闭环控制系统由采集单元、决策单元、存储单元、控制单元及反馈单元组成，其中: 1)采集单元:BMC负责定时采集系统实际能耗值； 2)决策单元:根据采集单元的输出，制定具体动态能耗管理策略； 3)存储单元:BMC将采集的各种场景下的实际能耗的历史数据保存到数据库； 4)控制单元:ME根据已制定的控制策略对系统能耗进行管理； 5)反馈单元:对控制单元和存储单元的输出数据进行结合分析和整理，将结果作为决策单元的输入。
【文档编号】G06F1/32GK103926994SQ201410139740
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月4日 优先权日:2014年4月4日
【发明者】陈刚 申请人:浪潮电子信息产业股份有限公司