麒麟動(dòng)態(tài)“新質(zhì)生產(chǎn)力”是什么？綠色發(fā)展是高質(zhì)量發(fā)展的底色，新質(zhì)生產(chǎn)力本身就是綠色生產(chǎn)力。
作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的“底座”，數(shù)據(jù)中心是新型基礎(chǔ)設(shè)施節(jié)能降耗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如何建設(shè)下一代綠色高效數(shù)據(jù)中心一直是產(chǎn)業(yè)界的焦點(diǎn)。銀河麒麟云底座操作系統(tǒng)結(jié)合云場(chǎng)景，從提升數(shù)據(jù)中心資源利用率、優(yōu)化系統(tǒng)級(jí)能耗、提高系統(tǒng)整體性能三個(gè)方向入手進(jìn)行技術(shù)突破，促進(jìn)降碳增效，推動(dòng)數(shù)據(jù)中心綠色發(fā)展。
在云場(chǎng)景中，在線業(yè)務(wù)需要實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)和響應(yīng)請(qǐng)求，通常需要較多的系統(tǒng)資源；而離線業(yè)務(wù)雖然需要處理大規(guī)模數(shù)據(jù)，但由于不需要較高要求的處理性能和響應(yīng)，因此通常對(duì)系統(tǒng)資源的要求相對(duì)較少。
在離線混部技術(shù)利用在線業(yè)務(wù)和離線業(yè)務(wù)對(duì)資源需求互補(bǔ)的特性，將兩種業(yè)務(wù)部署在同一臺(tái)服務(wù)器上，使得系統(tǒng)資源的利用率提高。相關(guān)調(diào)研顯示，CPU分組動(dòng)態(tài)調(diào)頻技術(shù)可以通過(guò)調(diào)節(jié)CPU core的頻率來(lái)間接調(diào)節(jié)服務(wù)器的整機(jī)功耗。麒麟軟件嘗試將該技術(shù)與在離線混部技術(shù)相結(jié)合，積極探索綠色節(jié)能解決方案。
rubik是一個(gè)在離線混部引擎，它基于原生的kubernetes接口進(jìn)行能力擴(kuò)展，支持CPU、內(nèi)存搶占，彈性限流，io權(quán)重控制等特性，但尚未涉足節(jié)約整機(jī)功耗方面。麒麟軟件嘗試將CPU分組動(dòng)態(tài)調(diào)頻融入rubik中，探索在離線混部技術(shù)與功耗節(jié)約的結(jié)合。
麒麟軟件在rubik中添加power manage子系統(tǒng)，用于對(duì)新創(chuàng)建的pod進(jìn)行頻率限制。該組件利用CPU分組接口，定義高頻組和低頻組。當(dāng)新建pod時(shí)，將高優(yōu)先級(jí)pod綁定的CPU 核分配到高頻組中，使其獲得更高的的頻率資源。該子系統(tǒng)與rubik的關(guān)系圖1所示：
圖1 rubik與power manage功能關(guān)系示例
以下實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單驗(yàn)證了在power manage啟用時(shí)的效果：
使用112個(gè)CPU的服務(wù)器，設(shè)置一個(gè)高頻組和一個(gè)低頻組。power manage啟用時(shí)，高頻組頻率區(qū)間為[3400,3400]，低頻組頻率區(qū)間為[0,2600]。設(shè)置112個(gè)100%CPU使用率的負(fù)載，各個(gè)負(fù)載獨(dú)立綁核，負(fù)載為sysbench素?cái)?shù)計(jì)算，CPU按不同比例分配給高低頻率區(qū)間，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示：
圖2 高頻組CPU數(shù)量與整機(jī)功耗關(guān)系
經(jīng)實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單驗(yàn)證，啟用power manage功能可以有效降低服務(wù)器整機(jī)功耗，而負(fù)載的性能折損僅與CPU降低的頻率成正相關(guān)。
目前多個(gè)研究表明，當(dāng)前全球數(shù)據(jù)中心用戶集群的平均 CPU 利用率低于 20%，存在巨大的資源浪費(fèi)。結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，若啟用power manage，將其余80%未充分利用的CPU納入低頻組管理，可以節(jié)約20%以上的整機(jī)功耗。如圖3所示：
圖3 80%CPU納入低頻組管理效果示意圖
在rubik中引入CPU分組動(dòng)態(tài)調(diào)頻是麒麟軟件將在離線混部技術(shù)與節(jié)約服務(wù)器整機(jī)功耗結(jié)合的一次嘗試。通過(guò)為pod根據(jù)優(yōu)先級(jí)分配不同頻率的CPU，可以有效降低服務(wù)器在運(yùn)行時(shí)的整機(jī)功耗。未來(lái)，麒麟軟件將帶來(lái)更多基于國(guó)產(chǎn)CPU動(dòng)態(tài)功耗管理技術(shù)，為數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能增添技術(shù)助力。
通訊員 | 魏玉成
來(lái) 源 | 服務(wù)器研發(fā)部
審 核 | 市場(chǎng)與政府事務(wù)部
