[发明专利]基于改变控制模式进行机群系统能耗管控的方法

说明书

技术领域

本发明涉及机群系统(cluster)的能耗管控，特别涉及一种采用改变控制模式进行机群系统能耗管控的方法。

背景技术

随着高性能计算的快速发展，计算机群的快速增长导致了一个问题，即大型机群的能量消耗越来越大，节能成为了高性能计算必须考虑的重要问题。如何降低能耗已经成为高性能计算机设计中的一个重要考虑因素。很多大型机在设计过程中已经把如何有效控制系统功耗作为一个设计原则。

机群系统(cluster)是互相连接的多个独立计算机的集合，是将一些单机或工作站通过高速网络相互连接。其中每个结点都有自己独立的存储器、I/O设备等。机群系统提供给用户的是一个单一的系统，为客户提供高可靠性的服务。

低功耗技术研究出现于硬件电路设计领域，随着研究的发展，在体系结构、编译器、操作系统及网络等各层次展开，涉及领域包括嵌入式系统、桌面系统和服务器系统等。低功耗管理的硬件从磁盘、人机交互设备、网卡等各类外设到处理器、内存和总线等核心部件。目前，低功耗研究大多集中在操作系统层次，针对单机降低自身的能耗。对于大规模的机群系统并行计算这个层次而言，未见相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用改变控制模式进行机群系统能耗管控的方法，该方法通过对机群系统进行实时的观察，依据机群系统中计算节点的状态以及高性能计算任务的特征来改变机群系统计算节点的控制模式，动态调整机群系统计算节点的状态，通过管控节点对机群系统中的计算节点进行计算任务运行情况下的系统级的管理和控制，在不影响整体计算效能的前提下，降低高性能计算机的运行时功耗，以达到高效能、低功耗的目的。该方法是在结合单机能耗控制与机群系统的特点加以策略级的控制而得到。

本发明是一种基于改变控制模式进行机群系统能耗管控的方法，其能耗管控包括有下列处理步骤：

步骤一：管控节点通过接口层实时查询计算节点的状态CO{A_N，B_N，C_N，D_N，E_N}，若计算节点为空闲时，则依据空闲时间将计算节点分别设置为C_N状态、D_N状态或E_N状态；

步骤二：当有计算任务时，管控节点分配计算任务的规则为：

(A)若有空闲计算节点时，则管控节点分配计算任务给该计算节点，并执行步骤三；

(B)若无空闲计算节点时，则唤醒处于C_N状态、D_N状态或E_N状态的计算节点，并分配计算任务给该计算节点，并执行步骤三；

(C)若计算节点都处于A_N状态，则不分配计算任务；

步骤三：管控节点依据任务负载CQ{M，D，T}发送控制命令CT{ID_N，M_N}来设置计算节点运行任务时的控制模式CM{A_M，B_M，C_M，D_M，E_M}；

所述计算节点运行任务时的控制模式CM{A_M，B_M，C_M，D_M，E_M}中的物理意义为：

A_M表示当计算任务量固定，并且性能要求大于节能要求时，使用性能优先模式，这是一种自动控制模式，不需要额外的设定；

B_M表示当计算任务量固定，并且节能要求大于性能要求时，使用节能模式，这也是一种自动控制模式，不需要额外的设定；

C_M表示当计算任务量动态变化，变化呈现一定的规律并且变化次数不超过设定的阀值时，选择使用手动模式，在这种模式下可以手动控制使用的CPU核的数量，以及每个CPU的主频；

D_M表示当计算任务量动态变化，并且变化次数超过设定的阀值时，选择使用半自动模式，这是一种半自动控制模式，需要使用者设定主频变换的计算任务量临界值以及节能倾向；

E_M表示当处理器没有任务时，空闲时间达到一定的阀值后，依据空闲的时长，设定机器进入不同的休眠状态；