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LMG600系列SPECpower Benchmark數(shù)據(jù)中心服務(wù)器功耗和能效測量

時(shí)間:2025-1-8 閱讀:300
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高美測儀LMG600系列SPECpower Benchmark數(shù)據(jù)中心服務(wù)器功耗和能效測量

 

數(shù)據(jù)中?的功率性能?業(yè)基準(zhǔn)測試——通過可靠的功率測量實(shí)現(xiàn)

在當(dāng)今注重能源的世界中,,優(yōu)化數(shù)據(jù)中心的能效已成為IT基礎(chǔ)設(shè)施的重點(diǎn),。隨著對數(shù)據(jù)處理需求的增長,數(shù)據(jù)中心消耗了更多的能源,,使服務(wù)器運(yùn)行的能效成為評估現(xiàn)代技術(shù)環(huán)境中服務(wù)器性能的關(guān)鍵因素,。因此,有效測量和基準(zhǔn)化功耗以優(yōu)化服務(wù)器能效的需求比以往任何時(shí)候都更加迫切,。

 

 

主題

• 什么是 SPECpower benchmark 和 PTDeamon,?

• 服務(wù)器性能和服務(wù)器功率有何不同?

• 功率分析儀如何促進(jìn)SPECpower benchmark測試,?

• 有哪些數(shù)據(jù)中心規(guī)劃措施需要考慮,?

• 服務(wù)器制造商需要遵守哪些標(biāo)準(zhǔn)?

• 有哪些benchmark基準(zhǔn)測量將被執(zhí)行,,如何執(zhí)行,?

• Benchmark基準(zhǔn)測試的結(jié)果是什么?

 

 

挑戰(zhàn)

對于IT經(jīng)理和數(shù)據(jù)中?運(yùn)營商:

? 低能耗下的高性能(性能/功率比)

? 適當(dāng)?shù)哪芰σ?guī)劃和資源管理

? 基礎(chǔ)設(shè)施的低成本和空間要求

? 遵守行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)

 

對于服務(wù)器級的計(jì)算機(jī)設(shè)備制造商:

? 高能效(每瓦運(yùn)行)

? 產(chǎn)品差異化與市場競爭力

? 設(shè)備尺寸小和低噪音

? 低產(chǎn)品成本

? 遵守行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)

 

可以采取各種措施來提高數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的每瓦運(yùn)行,。從單個(gè)器件的制造商開始,最終延伸到他們的交互和數(shù)據(jù)中心運(yùn)營中的其他設(shè)施,。

 

解決?案

對于IT經(jīng)理和數(shù)據(jù)中?運(yùn)營商:

? 使用虛擬化技術(shù)和工作負(fù)荷整合

? 使用高度優(yōu)化和節(jié)能的硬件

? 具有功率上限的能源管理軟件解決方案的操作

 

對于服務(wù)器級的計(jì)算機(jī)設(shè)備制造商:

? 改進(jìn)的微架構(gòu)(每個(gè)時(shí)鐘周期的任務(wù))

? 動態(tài)電壓頻率調(diào)整(DVFS

? 電源門控和時(shí)鐘門控

? 微調(diào)熱效率多核設(shè)計(jì)

? 優(yōu)化緩存利用率

? 以及更多

 

 

如何專業(yè)地提供和驗(yàn)證這些措施,,以克服挑戰(zhàn)?

為了解決上述問題,,標(biāo)準(zhǔn)性能評估組織(SPEC)開發(fā)了SPECpower benchmark等工具,,提供了測量服務(wù)器功耗的標(biāo)準(zhǔn)化方法,以提高能源效率,。SPECpower benchmark測試及其接口PTDaemon(功率/溫度程序或PTD)通過了解服務(wù)器在不同負(fù)載下的功耗性能以及其他選擇標(biāo)準(zhǔn),,幫助IT經(jīng)理、數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商和設(shè)備制造商做出更明智的決策,。

概述了如何在SPECpower benchmarking基準(zhǔn)測試中使用功率分析儀,,特別是我們的LMG600系列,,重點(diǎn)介紹確保準(zhǔn)確可靠的功率和能量測量的關(guān)鍵功能。

 

知識點(diǎn)

優(yōu)化能源效率對數(shù)據(jù)中心和服務(wù)器制造商至關(guān)重要,。IT經(jīng)理和數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商專注于虛擬化和節(jié)能硬件,,而這里使用的設(shè)備和裝置的制造商則優(yōu)先考慮高效設(shè)計(jì)和降低成本。SPECpower  benchmark基準(zhǔn)有助于衡量能耗,,并支持明智的決策以提高效率,。為了做到這一點(diǎn)并提供可靠和準(zhǔn)確的基準(zhǔn)結(jié)果,使用適當(dāng)?shù)臏y量儀器(如我們的LMG600功率分析儀系列)進(jìn)行精確的功率測量是其中的一部分,。

 

SPECpower benchmark基準(zhǔn)-設(shè)置和測量

SPECpower benchmark(第一個(gè)發(fā)布的名為SPECpower_ssj2008)的基本開發(fā)目的是規(guī)范各種工作負(fù)載中服務(wù)器能效的評估,。它通過提供一種結(jié)構(gòu)化的方法來測量能耗和性能,從而簡化了比較,。

相應(yīng)的測試平臺設(shè)置由四個(gè)主要硬件組件組成:

• SPECpower委員會批準(zhǔn)認(rèn)可的功率分析儀

• 溫度傳感器

• 作為工作負(fù)載的被測系統(tǒng)SUT (System Under Test as workload)

• 相應(yīng)的控制器

關(guān)鍵的部分是集成精確的功率測量工具,,如ZES ZIMMER高美測儀的LMG系列功率分析儀,這些儀器得到了SPECpower功率委員會的正式支持和認(rèn)可,,是精確功率測量的受批準(zhǔn)認(rèn)可的儀器,。我們的功率分析儀在服務(wù)器運(yùn)行期間提供精確測量的有功功率和能量數(shù)據(jù),使數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商和協(xié)會能夠 更好地了解其服務(wù)器的性能和能源使用情況,,最終幫助他們優(yōu)化系統(tǒng)的效率,。

1.顯示了包含我們的LMG671功率分析儀的典型SPECpower測試設(shè)置。

 

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1:LMG671功率分析儀與SPECpower benchmark基準(zhǔn)測試環(huán)境的集成

 

 

benchmarking基準(zhǔn)測試期間,,每個(gè)設(shè)備都由SPEC的PTDaemon的專用實(shí)例管理,。該軟件處理與連接的功率分析儀和傳感器的通信,使被測系統(tǒng)(SUT)能夠?qū)W⒂谶\(yùn)行工作負(fù)載任務(wù),。通過將功率測量加載到 PTDaemon,,SUT不會負(fù)擔(dān)過重,從而確保了準(zhǔn)確的能耗讀數(shù)和可靠的性能數(shù)據(jù),。

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2: SERT 2.0.1軟件PTDaemon設(shè)置向?qū)У慕貓D

 

SERT Suite的PTDaemon配置中,,可以選擇以下幾個(gè)經(jīng)過認(rèn)可和測試的ZES ZIMMER高美測儀LMG系列功率分析儀

 

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LMG671使用專用協(xié)議或串口(RS-232)通過TCP與PTDaemon通信并交換數(shù)據(jù),從而實(shí)現(xiàn)精確控制和數(shù)據(jù)收集,。SPECpower的方法是測量不同負(fù)載區(qū)域段下的能效,,以評估從滿載到空載的各種條件下的服務(wù)器性能。

在每個(gè)階段,,都會采集功耗數(shù)據(jù),,提供有關(guān)服務(wù)器效率如何隨不同工作負(fù)載變化的詳細(xì)信息。在SUT上完成的工作稱為worklet,,可以將多個(gè)worklet分組到一個(gè)工作負(fù)載中,。SPEC服務(wù)器效率評級工具(SERT)等軟件將多個(gè)worklet集分組到工作負(fù)載中。基準(zhǔn)的11個(gè)階段將目標(biāo)負(fù)載從100%降低到0%(idle),,以考慮空載功率下的能耗,。如圖3所示,目標(biāo)負(fù)載利用率的順序以10%的增量從100%降低到0%,。

 

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 3: 負(fù)載利用率區(qū)域段, (Su, et al., 2022)

 

按遞減順序測量這些點(diǎn),,可以將每個(gè)級別的負(fù)載變化限制在10%以內(nèi),從而實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的功率測量,。使用遞增順序會導(dǎo)致從最終校準(zhǔn)間隔到第一個(gè)目標(biāo)負(fù)載從100%躍降到10%,,并在運(yùn)行結(jié)束時(shí)從100%躍降至空載。

 

知識點(diǎn)

SPECpower benchmark基準(zhǔn)使用結(jié)構(gòu)化方法對跨工作負(fù)載的服務(wù)器能效評估進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化,。

該設(shè)置包括功率分析儀,、溫度傳感器、被測系統(tǒng)(SUT)和控制器,。準(zhǔn)確的功率測量是關(guān)鍵,,ZES ZIMMER高美測儀的LMG系列功率分析儀等工具可提供精確的測量數(shù)據(jù)。

PTDaemon管理與功率分析儀的通信,,確保SUT處理工作負(fù)載時(shí)讀數(shù)準(zhǔn)確,。在不同負(fù)載區(qū)域段

測量服務(wù)器的功耗,以確定其不同的效率,。

 

工作負(fù)載調(diào)度,、結(jié)果采集和測試執(zhí)行由位于SUT中的Chauffeur框架管理,工作負(fù)載在SUT中執(zhí)行,??刂破骱椭鳈C(jī)之間的通信通過用于同步和數(shù)據(jù)采集的網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行。PTDaemon客戶端API Java模塊,,可集成到benchmark基準(zhǔn)測試中,,以簡化PTDaemo與benchmark基準(zhǔn)測試代碼之間的通信。

在控制器上,,控制器組件與SUT上運(yùn)行的主機(jī)通信,。每個(gè)邏輯CPU由主機(jī)分配一個(gè)客戶端,通過關(guān)聯(lián)提供器綁定到CPU,。工作負(fù)載在客戶端上按順序運(yùn)行,,通過運(yùn)行多個(gè)客戶端或使用多線程實(shí)現(xiàn)并行性。功率分析儀測量SUT的總功耗,,而溫度傳感器則確保環(huán)境條件的一致性,減少溫度波動帶來的不準(zhǔn)確,。

 

基準(zhǔn)benchmark的操作階段

基準(zhǔn)過程benchmark的測試序列包括三個(gè)主要的操作階段,,如圖4所示:

• 預(yù)熱: 在預(yù)熱階段(W),沒有記錄功率數(shù)據(jù),需要系統(tǒng)穩(wěn)定,,避免瞬態(tài)效應(yīng),。

• 校準(zhǔn): 校準(zhǔn) (Cal. n, n = 校準(zhǔn)迭代)通過以最大速率生成交易來確定系統(tǒng)的最大吞吐量

• 測量: 測量階段采集實(shí)際性能(工作負(fù)載為每秒操作數(shù)-“ssj_ops")功率測量數(shù)據(jù)

 

每個(gè)階段都包括間隔,包括中間測量期,、測量前后(PR,、PO),以穩(wěn)定功率和性能指標(biāo),。

默認(rèn)測量在校準(zhǔn)工作負(fù)載的不同級別(即100%,、75%、…,、25%)進(jìn)行,,并保持120秒的持續(xù)時(shí)間,但可以根據(jù)工作負(fù)載進(jìn)行調(diào)整,。在此期間,,每秒采集一次功率和溫度數(shù)據(jù),并使用校準(zhǔn)結(jié)果和目標(biāo)負(fù)載水平計(jì)算交易率,。

為睡眠(S)階段的負(fù)載水平之間存在延遲,,這有助于運(yùn)行后的可視化分析。

 

在整個(gè)測試過程中,,LMG671功率分析儀不斷測量和記錄功耗,,提供詳細(xì)的能量使用情況。然而,,對于benchmark基準(zhǔn)報(bào)告,,使用了測量期間的平均功耗。所有這些間隔都足夠長,,可以為一致的功率和性能測量提供足夠的穩(wěn)定時(shí)間,。最終,這根據(jù)負(fù)載提供了一個(gè)有意義的性能-功率曲線,。

 

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4: SPECpower benchmark基準(zhǔn)的功率測量階段和間隔示例

 

作為整體工作的輸出,,計(jì)算平均性能功率比,反映最終benchmark基準(zhǔn)的結(jié)果,。計(jì)算包括單個(gè)性能功率比,。示例結(jié)果列于表2中。計(jì)算過程如下:

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2: SPECpower_ssj2008結(jié)果表單示例

 

可以看出,,在單一性能功率比下,,SUT的效率從空閑狀態(tài)提高到100%的目標(biāo)負(fù)載,在80%的工作負(fù)載下分別達(dá)到其最佳比值效率,。因此,,可以說:

SUT每瓦功率產(chǎn)生的ssj_ops越多,,SPECpower_ssj2008得分就越高,

因此SUT的效率也就越高,!

 

知識點(diǎn)

SPECpower benchmark基準(zhǔn)使用結(jié)構(gòu)化方法對跨工作負(fù)載的服務(wù)器能效評估進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化,。該設(shè)置包括功率分析儀、溫度傳感器,、被測系統(tǒng)(SUT)和控制器,。準(zhǔn)確的功率測量是關(guān)鍵,ZES ZIMMER高美測儀的LMG系列功率分析儀等工具可提供精確的測量數(shù)據(jù),。

PTDaemon管理與功率分析儀的通信,,確保SUT處理工作負(fù)載時(shí)讀數(shù)準(zhǔn)確。在不同負(fù)載區(qū)域段測量服務(wù)器的功耗,,以確定其不同的效率,。對于每個(gè)目標(biāo)負(fù)載,確定的性能(操作次數(shù))與功率比被平均為最終得分,,這指明了SUT的效率,。

 

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

EN 303 470 標(biāo)準(zhǔn)專為服務(wù)器制造商、測試機(jī)構(gòu)和監(jiān)管機(jī)構(gòu)而設(shè)計(jì),,對數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商,、IT買家和顧問也很有價(jià)值。該標(biāo)準(zhǔn)有助于確保歐盟市場上的產(chǎn)品符合法規(guī)(EU)2019/424中規(guī)定的生態(tài)設(shè)計(jì)要求,。LMG671在SPECpower基準(zhǔn)中提供的測量精度支持EN 303 470的目標(biāo),,幫助用戶根據(jù)可靠、可測量的能效數(shù)據(jù)做出明智的決策,。

 

 

結(jié)語

總之,,將ZES ZIMMER高美測儀LMG600系列功率分析儀(如LMG671)集成到SPECpower benchmarking基準(zhǔn)框架中,為精確評估服務(wù)器能效提供了解決方案,。最終,,用戶可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)極其重要的結(jié)果,相當(dāng)于將光照射向黑暗,,發(fā)現(xiàn)在這個(gè)負(fù)載下,,SUT達(dá)到了很高的效率(性能與功率比),以確保在大多數(shù)高效負(fù)載下運(yùn)行,。

憑借實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄和靈活的通信接口等先進(jìn)功能,,它確保了準(zhǔn)確的測量,使其成為專注于優(yōu)化能源使用的數(shù)據(jù)中心和服務(wù)器制造商的重要工具,。通過使用LMG600系列,,用戶不僅可以滿足EN 303 470等能效標(biāo)準(zhǔn), 還可以推進(jìn)更廣泛的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo),。這將帶來更好的服務(wù)器性能,、更低的能耗和更環(huán)保的IT基礎(chǔ)設(shè)施 ——這是遵守法規(guī)和提高長期效率的關(guān)鍵,。

 

推薦產(chǎn)品

ZES ZIMMER?美測儀 LMG600 系列?精度功率分析儀

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行業(yè)應(yīng)?和功率分析儀功能

• 真有效值RMS測量:

在各種負(fù)載條件下進(jìn)行精確的功率測量,,確保正確記錄計(jì)算機(jī)服務(wù)器中的功率變化,。

• 很高的測量精度:

最高精度為0.015%讀數(shù),符合SPEC的精度要求,。

 ?速數(shù)據(jù)記錄:

可以通過通信接口每秒記錄和存儲功率數(shù)據(jù),,以避免偽造的結(jié)果。

• 多帶寬信號并?處理:

支持同時(shí)測量和分析每個(gè)通道的多個(gè)功率頻譜(寬帶寬,、窄帶寬,、基頻)。

• 符合PTDaemon:

SPECpower的控制軟件無縫集成,,確保支持最新SPEC PTDaemon版本的benchmarking基準(zhǔn)可靠測試,。 

• 靈活的通信接?:

為了便于集成到PTDaemon中,支持LAN(千兆以太網(wǎng))和串口(RS-232)通信,,以連接benchmark基準(zhǔn) 的控制器系統(tǒng)和LMG功率分析儀,。

 

參考文獻(xiàn)

J. von Kistowski, K.-D. Lange, J. A. Arnold, S. Sharma, J. Pais, and H. Block, "Measuring and Benchmarking Power Consumption and Energy Efficiency," in *ICPE '18: ACM/SPEC International Conference on Performance Engineering Companion*, Berlin, Germany, Apr. 2018, pp. 9. doi: 10.1145/3185768.3185775.


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