應用因素+部件能耗 曙光服務器新標準

    在解決功耗方面，除采用上述CPU功耗控制、CPU工作頻率調整、液體冷卻、低功耗專用芯片、芯片級冷卻等技術以外，學術界和企業界也在研究系統級節能技術和產品，包括：基于負載情況動態調整系統狀態、實施部分節點或部件的休眠；根據各進程能耗的不同對CPU任務隊列進行調整，如將一些產生較多熱量的任務從溫度較高的CPU上遷移到溫度較低的CPU上從而實現能耗的均衡。如國家高性能計算機工程技術研究中心開發的自適應功耗管理系統，可實現基于能效的作業調度策略，IBM PowerExecutive允許用戶 “ 計量 ” 任何單一物理系統或一組物理系統的實際電力使用數據和趨勢數據，并可對實際用電量進行監視，并在系統、機箱或機架層次上對數據中心中的電耗和熱耗進行有效分配。

    服務器節能技術發展趨勢

    當前全球最快性能Top 500超級計算機其每瓦Gflops性能都在0.5以下，未來高效能計算機系統，其每瓦Gflops性能應在1.0GFlops per watt 以上，當前混合異構體系結構、自主節能管理、應用加速、系統級節能等技術的發展正推動這一目標的逐步實現。

    體系結構促動節能技術的發展

    雖然尚存在軟件的可用性、任務調度、編程模式等諸多問題，基于標量處理器、FPGA、向量及多線程處理器、圖形處理器等來構建混合異構的高性能計算機系統已成為解決能耗的主要途徑之一，其中可重構計算結構能以較低的硬件復雜度實現指令、數據及線程級并行，并且具有較大的性能/功耗、性能/價格優勢，已廣泛應用于科學計算等諸多領域，以實現應用加速。采用混合異構的高性能計算機系統包括IBM代號為“Roadrunner”的千萬億次超級計算機，其采用混合異構刀片機群來構建，每個機箱包括3個計算節點，每個節點包括4個刀片，2個QS22 Cell刀片，1個擴展連接刀片，另外一個是LS21雙核AMD Opteron刀片。全系統采用6562顆AMD 雙核Opteron CPU 和12240顆八核Cell 處理器芯片，其中，Opteron處理器負責一般的計算進程、文件IO和通訊，Cell負責那些復雜的、重復的、大量消耗機器資源的計算過程，同時Roadrunner還采用先進的“混合編程（Hybrid Programming）”軟件，以實現異構計算。該款機器以437.43 MFLOPS/watt的能效成績排在Green500中第三名。

    節能趨向全方位發展

    芯片級、基礎架構級以及系統級節能確實能夠節約部分功耗，但并不能提高機房的冷卻效率，高性能計算機系統中節能和散熱冷卻是緊密結合在一起的，基于服務器能耗監控和制冷設備的聯動可以提升冷卻系統的效率，實現精確制冷。服務器能耗監控和制冷設備的聯動基于完整的機房散熱模型，評估機房的散熱效率，并根據散熱模型計算相應制冷量，調整空調的風壓和風速、液冷機柜的溫度、流速、機柜風扇轉速以實現精確制冷的需求。

    可以說，未來服務器系統的節能必將向芯片、基礎架構、系統、機房制冷聯動全方位發展，包括芯片級節能技術、低功耗專用芯片、芯片級冷卻、應用加速、液體冷卻、CPU頻率動態調整、功耗限制、實施部分節點或部件的休眠、根據各進程能耗的不同對CPU任務隊列進行調整、基于能效的作業調度策略、基于散熱模型的機房制冷聯動等諸多方面。

    自主節能管理浮出水面

    未來節能管理和服務器監控管理融合的趨勢將進一步增強，包括自動監控各類資源部件的能耗，對能耗監控歷史數據深度挖掘、關聯推理并實施系統動態功耗預測，通過其自配置、自恢復、自優化等特性自主地采取措施、減少人工干預，實施和作業調度、虛擬計算環境、機房制冷的聯動，可根據應用的能耗特征構造虛擬計算環境，并提供保證服務質量的綜合手段以及分析、診斷應用系統的工具，減少人工干預，以實現智能功耗管理。自主節能管理可以有效緩解高性能計算機系統管理的復雜性和功耗壁壘雙重壓力。