理论教育 绿色能源评价指标及其在能效调度中的应用

绿色能源评价指标及其在能效调度中的应用

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前的Green500排行榜就是采用此评价标准进行排名的。这是绿色网格组织Green Grid提出的指标。TCO是一种经济上的技术评价标准,其目的是帮助消费者和企业管理者判断产品或系统的直接和间接成本。SPECpower_ssj2008测试标准是由著名的标准性能评价公司发布的。它是工业界第一个用来评价多节点计算机能耗和性能特征的标准基准测试工具。评价能效调度时必须考虑能源消耗和调度指标。

绿色能源评价指标及其在能效调度中的应用

系统的性能和能耗都应该是可以测量的。要评价一个给定系统的效率,使用什么样的度量标准是非常重要的。度量标准可以对能耗进行定性定量测试,据此评估系统的能效,并作为决策的基础。目前,许多这样的度量标准已经被提出并使用。它们包括度量独立设备和器件的度量标准,也包括高性能计算机系统方面的标准。

一个度量CPU的能耗的指标是MIPJ(millions-of-instructions-per-joule),即每焦耳的百万条指令数。MIPS(Million Instructions Per Second)是每秒百万条指令,即表示单位时间内的负载工作量,W则表示电能消耗(瓦),1J=1W·s,即1W的机械工作1s释放的能量为1J。该指标通常评价在使用动态电压调节方式时的能耗。在低能耗电路设计领域最常用的能耗指标基于Edn形式,其中“E”表示能耗,“d”是电路时延,n是一个非负整数。当Ednn>=2时,作为对比两个超级计算机设计的能效标准时,对大规模并行HPC架构会有偏差。

当前高性能计算机系统中,对节能技术效果的度量,比较常用的系统标准包括以下三种:

1)能效比。实际上它是从Edn衍生出的,作为超级计算机的衡量指标。表示为FLOPS/W,FLOPS(Floating Point Operations Per Second)表示每秒浮点运算数。能效比就是每瓦的每秒浮点运算数。目前的Green500排行榜就是采用此评价标准进行排名的。

2)电源使用效率(PUE,Power Usage Efficiency)。这是绿色网格组织Green Grid提出的指标。该指标的定义如下所示:

式中,Total Facility Power为整个数据中心总耗电量;IT(Information Technology)EquipmentPower为用于支持数据中心中所有IT设备的耗电量。包括计算设备、存储和网络等。而总耗电量则包括一切支持设备消耗的电量,如冷却系统电力传输系统和其他基础设施等。电源使用效率越接近1表示整体效率越高。

3)总拥有成本(TCO,Total Cost of Ownership)。TCO由两部分组成:购置成本和运营成本。TCO是一种经济上的技术评价标准,其目的是帮助消费者和企业管理者判断产品或系统的直接和间接成本。现在也被用于评价大型集群系统或数据中心。

目前有两个测试基准,分别是:EECoMark工具和SPECpower_ssj2008测试标准。EECoMark工具是由Windows基准测试组织BAPCo与欧洲计算机制造商协会(ECMA,European Computer Manufacturer Association)共同开发的,以节能效率为前提衡量个人电脑的性能水平。

SPECpower_ssj2008测试标准是由著名的标准性能评价公司(SPEC,Standard Performance Evaluation Corporation)发布的。它是工业界第一个用来评价多节点计算机能耗和性能特征的标准基准测试工具。该标准提供了一种测量能耗(交流输入)的方式,该标准既可以作为一个测试基准,用于比较不同服务器的能耗和性能,也可以作为一个工具集,用于改善服务器的能效,有助于管理员了解能耗特性,提高数据中心机房的效率。(www.daowen.com)

评价能效调度时必须考虑能源消耗和调度指标。为解决最小化能耗和满足调度指标的双重标准,针对离线任务调度算法,采用一个线性时间算法,可用于计算单处理器机器上的调度问题。在多处理器方面,当每个作业需要相同数量的任务工作时,也可以快速得到其近似最优值。

提供良好的服务(如响应时间)表示系统性能的高低,它和节约能源是相互冲突的两个目标。调度的一个重要问题就是如何很好地权衡性能与能耗。非迁移调度意味着在多处理器上调度并行作业时要消除迁移。该算法使用分类轮转调度策略调度作业。在最坏情况下,它的性能是最优迁移离线算法的O(logP)倍,其中P是最大作业与最小作业的比率。

式中,Total Facility Power为整个数据中心总耗电量;IT(Information Technology)EquipmentPower为用于支持数据中心中所有IT设备的耗电量。包括计算设备、存储和网络等。而总耗电量则包括一切支持设备消耗的电量,如冷却系统、电力传输系统和其他基础设施等。电源使用效率越接近1表示整体效率越高。

3)总拥有成本(TCO,Total Cost of Ownership)。TCO由两部分组成:购置成本和运营成本。TCO是一种经济上的技术评价标准,其目的是帮助消费者和企业管理者判断产品或系统的直接和间接成本。现在也被用于评价大型集群系统或数据中心。

目前有两个测试基准,分别是:EECoMark工具和SPECpower_ssj2008测试标准。EECoMark工具是由Windows基准测试组织BAPCo与欧洲计算机制造商协会(ECMA,European Computer Manufacturer Association)共同开发的,以节能效率为前提衡量个人电脑的性能水平。

SPECpower_ssj2008测试标准是由著名的标准性能评价公司(SPEC,Standard Performance Evaluation Corporation)发布的。它是工业界第一个用来评价多节点计算机能耗和性能特征的标准基准测试工具。该标准提供了一种测量能耗(交流输入)的方式,该标准既可以作为一个测试基准,用于比较不同服务器的能耗和性能,也可以作为一个工具集,用于改善服务器的能效,有助于管理员了解能耗特性,提高数据中心机房的效率。

评价能效调度时必须考虑能源消耗和调度指标。为解决最小化能耗和满足调度指标的双重标准,针对离线任务调度算法,采用一个线性时间算法,可用于计算单处理器机器上的调度问题。在多处理器方面,当每个作业需要相同数量的任务工作时,也可以快速得到其近似最优值。

提供良好的服务(如响应时间)表示系统性能的高低,它和节约能源是相互冲突的两个目标。调度的一个重要问题就是如何很好地权衡性能与能耗。非迁移调度意味着在多处理器上调度并行作业时要消除迁移。该算法使用分类轮转调度策略调度作业。在最坏情况下,它的性能是最优迁移离线算法的O(logP)倍,其中P是最大作业与最小作业的比率。

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