17、电力建模：测量、指标与性能关系解析

电力建模：测量、指标与性能关系解析

1. 电力建模简介

在计算机系统中，应用程序性能、硬件利用率和功耗之间存在着紧密且精细的关系。已经有模型被提出用于量化这三者之间的关系。系统的功耗严格依赖于每个组件的利用率水平，许多节能策略就是利用这一关系，通过调整关键组件的利用率来响应执行工作负载的变化。其中，处理器调速器是最突出的策略之一，它利用基于硬件的动态电压和频率缩放（DVFS）技术。电力估算模型则试图量化组件利用率（性能）变化所对应的功耗变化。

2. 电力测量

硬件功率计虽然是系统功率测量最准确的来源，但无法提供一些电力感知策略所需的细粒度、特定于应用程序的值。测量粒度取决于所使用的功率计类型，主要分为外部功率计和内部功率计。
- 外部功率计
- 使用场景 ：对于小规模、独立系统部署，常用如Watts Up? Pro和iSocket（InSnergy Socket）等与墙壁连接的商用功率计；大规模数据中心部署则可使用智能功率分配单元（PDU），它是标准机架PDU，具备独立监控每个连接机器功率的额外功能。
- 优点 ：易于部署，无需对现有设备或基础设施进行改动。
- 缺点 ：一是功率采样率通常为每秒一次，不足以进行详细的、细粒度的应用程序特性功率分析；二是只能返回整个系统的粗粒度功率值，难以确定单个应用程序或系统组件的相对功耗，限制了电力管理策略对单个应用程序的作用。
- 内部功率计
- 工作原理