[发明专利]一种适用于千万亿次计算机机群的低功耗管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对局域网中各节点能耗管理，更特别地说，是指一种适用于千万亿次计算机对机群的低功耗管理方法。

背景技术

随着高性能计算的发展，器件功耗逐渐增加，在高密度计算的环境下，热设计的难度越来越高，功耗带来的超级计算机或数据中心的运行成本日益高涨。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。

功耗控制是千万高效能计算机设计中需要考虑的重要因素。

机群系统的运行功耗在整个运行成本中站有相当比重，即使通过优化设计将峰值功耗控制在较低水平上，其产生的费用也是相当惊人的；另一方面，对于千万亿次计算机这种大规模系统来说，其满负荷运行的时间在整个运行时间中所占比例并不高，换句话说，相当多的节点在很多时间处于空闲状态。因此，在不影响性能的前提下，有效地降低系统运行时的功耗，是非常重要的。

由于在高性能计算中，对于每一个任务，不能准确估计其在某一个节点上的执行时间长度，并且任务的到来只能通过统计方法给出一个大致分布，所以对于节点的空闲时间与时刻不能进行有效估计。

发明内容

本发明的目的是提出一种适用于千万亿次计算机机群的低功耗管理方法，该方法通过节点自身的休眠时间定制来实现各个节点的低功耗。在分析现有的低功耗管理/控制的方法和策略的基础上，设计系统级上有效降低千万亿高效能计算机运行能耗的策略和方法。在此基础上进行代码的开发实现，为高效能计算机系统软件的其他模块提供功耗管理/控制接口，在保证千万亿次计算机运行效率的前提下，实现尽可能降低运行时能耗的目的。

本发明机群的低功耗管理方法执行下列步骤：

步骤一：开机后，通过服务器向各节点发出节能尺度，所有节点归入可接受任务集N＝{n₁，n₂，……，n_j}，可接受任务集N均可接受服务器发送的任务；

n表示可接受任务的节点；

j表示可接受任务节点的个数；

步骤二：服务器将任务队列A＝{a₁，a₂，……，a_k}中的任务按照到达顺序分配给N中的节点，并从N中剔除该节点；

若任务队列A中没有任务可供分配，则不进行分配，直至任务到达；

a表示任务队列中的任务；

k表示任务队列中的任务个数；

步骤三：分配有任务的节点对接收到的任务进行执行，并将执行完成的结束时刻通知服务器，并根据休眠关系进行休眠；

步骤四：待休眠时间到达，该节点向服务器发出一个可接近任务的信息，服务器收到该信息后，将此节点加入可接受任务的节点集N＝{n₁，n₂，……，n_j}中。

本发明低功耗管理方法具有如下优点：

(1)本发明通过改变传统的以服务器为主导的设计方案，将必要的休眠时间交由节点支配；休眠期间服务器不得向节点分配任务。因此该方法也是一种以节点节能为衡量指标的方法。

(2)本发明所采用的方法不需要对任务的分布有所了解，也不需要知道任务的执行时间。方便管理与计算，同时省去服务器用于统计及分析的时间与能量消耗。

附图说明

图1是机群系统结构示意图。

图2A是有无管控机群在不同任务密度下的总执行时间对比。

图2B是有无管控机群在不同任务密度下的消耗能量对比。

图3A是有无管控机群在不同节点数量下的总运行时间对比。

图3B是有无管控机群在不同节点数量下的消耗能量对比。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。

在适用于千万亿次计算机机群中出于节能目的，不能将节点始终保持在运行状态；又由于节点由低能耗状态转入运行状态需要消耗一定的能量，导致没有目的的休眠节点往往会产生更高的能耗。

于是，欲达到节能目的，节点进入休眠状态后，即要保持一定时间，再进行唤醒。

本发明仅针对千万亿次计算机机群处于运行状态和休眠状态的模式进行分析。

假设任意节点(任意一个千万亿次计算机)在运行状态的功率为P_w，休眠状态功率为P_s，由休眠状态转入运行状态需耗能记为β。

对每一个节点赋一个节能尺度记为在此尺度下，每一个节点每次的休眠时长t_r都与前一次运行时长t_w存在的休眠关系为即