NASK Demonstrator energooszczędnego sterownika CPU dla

NASK
Źródło:
http://www.nask.pl/pl/dzialalnosc/badania-i-rozwoj/projekty-badawcze/437,Demonstrator-energooszczednego-sterowni
ka-CPU-dla-systemu-operacyjnego-Linux.html
Wygenerowano: Sobota, 4 marca 2017, 03:31
Demonstrator energooszczędnego sterownika CPU
dla systemu operacyjnego Linux
●
Podstawa prawna realizacji zadania:
●
Zasięg projektu: Projekt wewnętrzny
●
Produkt projektu:
●
Podmiot zlecający: NASK
●
Źródło finansowania: NASK
●
Beneficjent: NASK
●
Termin rozpoczęcia: 02/06/2014
●
Termin zakończenia (planowany): 09/02/2015
●
Zakres: Opracowanie i implementacja mechanizmu sterowania częstotliwością pracy
procesora (CPU) optymalizującego koszty zużycia energii elektrycznej wybranych
serwerów aplikacji działających w środowisku systemu operacyjnego Linux.
System Linux udostępnia szereg mechanizmów umożliwiających redukcję poziomu
zużycia energii elektrycznej. Wśród najskuteczniejszych znajdują się mechanizmy
sterowania częstotliwością procesora (CPU) zaimplementowane w module
cpufreq. Moduł ten stanowi warstwę pośrednią pomiędzy sprzętowymi sterownikami
procesorów przełączającymi napięcie i częstotliwości taktowania, a sterownikami
programowymi realizującymi zaprojektowane polityki sterowania na poziomie systemu
operacyjnego.
Sterowniki programowe udostępniane przez jądro systemu Linux przeznaczone są do
powszechnego użytku i obsługi szerokiej klasy architektur sprzętowych.
Przeprowadzone w Pionie Naukowym NASK badania teoretyczne wykazały, że istnieje
możliwość poprawy efektywności istniejących mechanizmów sterowania CPU.
Opracowane narzędzia pozwalają zoptymalizować działanie serwera poprzez
dostosowanie charakterystyki pracy procesora do dynamiki udostępnianych przez
system operacyjny usług. Pozwala to na zredukowanie kosztów zużycia energii, przy
jednoczesnej poprawie jakości działania serwera.
W ramach projektu stworzony został pakiet oprogramowania:
●
umożliwiający identyfikację modelu dynamiki i wydajności usług udostępnianych w
środowisku systemu operacyjnego Linux,
●
wspierający projektowanie oraz implementację modułu jądra systemu Linux
optymalizującego pracę procesora (CPU).
Wyniki testów
Mechanizmy sterowania zaprojektowane i zaimplementowane przy pomocy
stworzonego oprogramowania zostały poddane badaniom eksperymentalnym. Testy
przeprowadzono na eksperymentalnym klastrze obliczeniowym w laboratorium
Laboratorium Technik Wirtualnych Internetu NASK. Celem badań było oszacowanie
wskaźników poprawy efektywności sterowania procesorem względem sterowników
modułu cpufreq: ondemand (podstawowy energooszczędny sterownik CPU),
powersave, performance.
Opracowany sterownik optymalizuje pracę komercyjnej wersji serwera HTTP NGINX+​.
Przykładowe wyniki eksperymentów pokazano na Rys. 1.
Rys. 1: Porównanie efektywności sterowania procesorem serwera NGINX+ przy
pomocy różnych sterowników
Sterownik NASK wykazuje istotną przewagę nad rozwiązaniem standardowo
zaimplementowanym w jądrze systemu Linux.
●
umożliwił obsługę zapytań http z szybkością o 13.8% większą niż sterownik
ondemand,
●
jednocześnie zużył o 8.3% mniej energii elektrycznej (o 26.8% mniej energii
procesora) niż sterownik ondemand.
Bibliografia:
1. Karpowicz, M; Arabas, P; Niewiadomska-Szynkiewicz, E, "Design and
implementation of energy-aware application-specific CPU frequency governors for
the heterogeneous distributed computing systems", Future Generation Computer
Systems; 2016; Elsevier,
2. Karpowicz, M; Arabas, P; Niewiadomska-Szynkiewicz, E,"Energy-aware multi-level
control system for a network of Linux software routers: design and implementation",
IEEE Systems Journal; strony 1-12; 2015; IEEE,
3. Karpowicz, M; Malinowski, K, "On Efficient Resource Allocation in Communication
Networks",SOFSEM 2007: Theory and Practice of Computer Science; tom 4362;
strony 624-635; 2007; Springer.
Wszystkie projekty