Методология настройки питания процессора Windows
Тестируемые рабочие нагрузки
Выбраны рабочие нагрузки, чтобы охватывать набор "типичных" рабочих нагрузок Windows Server. Очевидно, что этот набор не предназначен для того, чтобы быть представителем всей ширины реальных серверных сред.
Настройка в каждой политике управления питанием зависит от следующих пяти рабочих нагрузок, запущенных с Windows Server 2008.
Рабочая нагрузка веб-сервера IIS
Для оптимизации энергоэффективности платформ, работающих на веб-сервере IIS, используется внутренний тест производительности Майкрософт под названием Web Fundamentals. Программа установки содержит веб-сервер и несколько клиентов, которые имитируют трафик веб-доступа. Распределение динамических, статических горячих (в памяти) и статических холодных веб-страниц (требуется доступ к диску) основано на статистических исследованиях рабочих серверов. Чтобы передать ядра ЦП сервера в полную загрузку (один конец протестированного спектра), настройка нуждается в достаточно быстром сетевом и дисковом ресурсах.
Рабочая нагрузка базы данных SQL Server
Тест TPC-E — это популярный тест производительности базы данных. Он используется для создания рабочей нагрузки OLTP для оптимизации настройки PPM. Эта рабочая нагрузка имеет значительное количество дисковых операций ввода-вывода и, следовательно, обладает высокими требованиями к производительности для системы хранения и размера памяти.
Рабочая нагрузка файлового сервера
Для создания рабочей нагрузки файлового сервера SMB используется разработанный корпорацией Майкрософт тест производительности FSCT . Он создает большой набор файлов на сервере и использует многие клиентские системы (фактические или виртуализированные) для создания операций открытия, закрытия, чтения и записи. Сочетание операций основано на статистических исследованиях рабочих серверов. Он подчеркивает ресурсы ЦП, диска и сети.
SPECpower — рабочая нагрузка JAVA
SPECpower_ssj2008 — это первый стандартный отраслевый тест SPEC, который совместно оценивает характеристики энергопотребления и производительности. Это рабочая нагрузка Java на стороне сервера с различными уровнями загрузки ЦП. Он не требует большого количества дисков или сетевых ресурсов, но имеет определенные требования к пропускной способности памяти. Почти все действия ЦП выполняются в пользовательском режиме; Активность в режиме ядра не оказывает большого влияния на производительность и производительность тестов, за исключением решений по управлению питанием.
Рабочая нагрузка сервера приложений
Тест производительности SAP-SD используется для создания рабочей нагрузки сервера приложений. Используется двухуровневая настройка с базой данных и сервером приложений на одном узле сервера. Эта рабочая нагрузка также использует время отклика в качестве метрики производительности, которая отличается от других тестируемых рабочих нагрузок. Таким образом, он используется для проверки влияния параметров PPM на скорость отклика. Тем не менее, он не предназначен для представительства всех рабочих нагрузок, чувствительных к задержкам.
Все тесты производительности, кроме SPECpower, изначально были разработаны для анализа производительности и поэтому были созданы для выполнения на пиковых уровнях нагрузки. Тем не менее средний и легкий уровень нагрузки более распространен для реальных производственных серверов и более интересен для оптимизации сбалансированного плана. Мы намеренно запускаем тесты производительности на разных уровнях нагрузки с 100% до 10 % (в 10 % шагов), используя различные методы регулирования (например, уменьшая количество активных пользователей и клиентов).
Приведенные выше рабочие нагрузки используют пропускную способность в качестве метрики производительности для настройки. Во время устойчивого состояния пропускная способность не изменяется с различными значениями использования, пока система не будет перегружена (
100 % использования). В результате сбалансированный план питания выступает за электроэнергию довольно много, минимизируя частоту процессора и максимизируя использование. Начиная с Windows Server 2016, требование быстрого времени отклика резко возросло. Несмотря на то, что корпорация Майкрософт предложила пользователям переключиться на план высокой производительности питания, когда им требуется быстрое время отклика, некоторые пользователи не хотят потерять преимущество питания во время легких и средних уровней нагрузки. Таким образом, настройка PPM Windows Server также включает в себя рабочие нагрузки с учетом времени отклика для настройки.
GeekBench 3 — это кроссплатформенный тест производительности процессора, который разделяет оценки производительности с одним ядром и несколькими ядрами. Он имитирует набор рабочих нагрузок, включая целые рабочие нагрузки (шифрование, сжатие, обработку изображений и т. д.), рабочие нагрузки с плавающей запятой (моделирование, фрактилирование, резкость изображений, размытие изображений и т. д.) и рабочие нагрузки памяти (потоковая передача).
Время отклика является основной мерой в расчете оценки. В нашей тестовой системе Windows Server 2008 по умолчанию для сбалансированного плана питания имеет около 18 % регрессии в одноядерных тестах и около 40 % регрессии в многоядерных тестах по сравнению с планом высокой производительности питания. Windows Server 2016 удаляет эти регрессии.
Diskspd — это средство командной строки для тестирования производительности хранилища, разработанное корпорацией Майкрософт. Он широко используется для создания различных запросов к системам хранения для анализа производительности хранилища.
Мы настроили [отказоустойчивый кластер] и использовали Diskspd для создания случайных и последовательных операций ввода-вывода, а также для чтения и записи операций ввода-вывода в локальные и удаленные системы хранения с разными размерами ввода-вывода. Наши тесты показывают, что время отклика ввода-вывода чувствительно к частоте процессора в разных планах питания. Стандартный план питания Windows Server 2008 Balanced может удвоить время отклика из плана питания высокой производительности в определенных рабочих нагрузках. Windows Server 2016 балансовый план питания удаляет большую часть регрессии.
Важно!
Начиная с процессоров Intel [Broadwell], работающих Windows Server 2016, большинство решений по управлению питанием процессора принимаются на процессоре, а не на уровне ОС, чтобы ускорить адаптацию к изменениям рабочей нагрузки. Устаревшие параметры PPM, используемые ОПЕРАЦИОННОй системой, оказывают минимальное влияние на фактические решения частоты, за исключением того, чтобы сообщить процессору, следует ли использовать мощность или производительность, или ограничить минимальную и максимальную частоту. Таким образом, результаты настройки PPM, упомянутые здесь, наблюдаются только в системах pre-Broadwell.
Конфигурации оборудования
Для каждого выпуска Windows в процессе анализа и оптимизации плана питания используются самые текущие рабочие серверы. В некоторых случаях тесты выполнялись в предварительно рабочих системах, расписание выпуска которых совпадает со следующим выпуском Windows.
Учитывая, что большинство серверов продаются с 1-4 сокетами процессора, и так как масштабируемые серверы с меньшей вероятностью имеют энергоэффективность в качестве основной проблемы, тесты оптимизации плана питания в основном выполняются в системах с 2-сокетами и 4-сокетами. Для каждого теста выбирается объем ОЗУ, диска и сетевых ресурсов, позволяющих каждой системе выполняться вплоть до полной емкости, учитывая ограничения затрат, которые обычно применяются для сред сервера реального мира, таких как сохранение конфигураций в разумных условиях.
Важно!
Несмотря на то, что система может работать на пиковую нагрузку, мы обычно оптимизируем для более низких уровней нагрузки, так как серверы, которые постоянно работают на их пиковых уровнях нагрузки, рекомендуется использовать план высокой производительности питания, если только энергоэффективность не является высоким приоритетом.
Метрики
Все тестируемые тесты производительности используют пропускную способность в качестве метрики производительности. Время отклика считается требованием об уровне обслуживания для этих рабочих нагрузок (за исключением SAP, где это основная метрика). Например, тест производительности считается допустимым, если среднее или максимальное время отклика меньше определенного значения.
Поэтому анализ настройки PPM также использует пропускную способность в качестве метрики производительности. На самом высоком уровне нагрузки (100 % использования ЦП) мы стремимся к тому, что пропускная способность не должна уменьшаться более чем на несколько процентов из-за оптимизации управления питанием. Но основное внимание заключается в том, чтобы максимально повысить эффективность энергопотребления (как определено ниже) на средних и низких уровнях нагрузки.
Запуск ядер ЦП с более низкой частотой снижает потребление энергии. Тем не менее, более низкие частоты обычно уменьшают пропускную способность и увеличивают время отклика. Для сбалансированного плана питания существует преднамеренный компромисс скорости реагирования и эффективности энергопотребления. Тесты рабочей нагрузки SAP, а также соглашения об уровне обслуживания времени отклика для других рабочих нагрузок убедитесь, что время отклика не превышает определенное пороговое значение (например, 5 % в качестве примера) для этих конкретных рабочих нагрузок.
Примечание
Если рабочая нагрузка очень чувствительна к времени отклика, система должна либо переключиться на план питания высокой производительности , либо изменить план балансировки питания, чтобы очень агрессивно увеличить частоту при запуске.
Параметры_плана_питания__windows_Server_Balanced_Power_Plan_по_умолчанию'>Параметры плана питания windows Server Balanced Power Plan по умолчанию
Начиная с процессоров Intel Broadwell под управлением Windows Server 2016, управление питанием Windows Server использует управляемые оборудованием P-состояния Intel (HWP) в качестве значения по умолчанию в системах Intel. HWP — это новая возможность совместного управления производительностью оборудования и программного обеспечения. Если HWP включен, ЦП отслеживает активность и масштабируемость, а также выбирает частоту в масштабе времени оборудования. ОС больше не требуется для мониторинга действий и выбора частоты через регулярные интервалы. Переход на HWP имеет несколько преимуществ, таких как быстрый ответ, лучшее знание аппаратной эффективности процессоров и других компонентов в TDP.
Для системы HWP Windows по-прежнему имеет возможность задать минимальное и максимальное состояния процессора для предоставления ограничений. Он также может использовать параметр предпочтения энергопотребления (EPP) для настройки баланса между питанием и производительностью. Более низкое значение выступает за производительность и большее значение выступает за власть. Значение по умолчанию 50 для балансировки мощности и производительности.
Параметр
|
Windows Server 2012R2 и более
|
Windows Server 2016 и после
|
Включено HWP
|
Н/Д
|
Intel Broadwell+
|
Предпочтение энергопотребления
|
Н/Д
|
50
|
Для систем Intel до Broadwell или любых систем, у которых нет поддержки HWP (например, серверов AMD), Windows по-прежнему находится под полным контролем и определяет частоту процессора на основе параметров PPM. Параметры PPM по умолчанию в Windows Server 2012R2 предпочитают слишком много энергии, что может значительно повлиять на производительность рабочей нагрузки, особенно для быстрой рабочей нагрузки. Четыре параметра PPM были изменены в Windows Server 2016 RS2, чтобы увеличить частоту быстрее вокруг среднего уровня нагрузки.
Параметр
|
Windows Server 2016 (RS1) и до
|
Windows Server 2016 (RS2) и после
|
Пороговое значение повышения производительности процессора
|
90
|
60
|
Пороговое значение снижения производительности процессора
|
80
|
40
|
Время увеличения производительности процессора
|
3
|
1
|
Политика повышения производительности процессора
|
Single
|
Идеальный вариант
|
Алгоритмы управления питанием на основе использования ЦП могут повредить задержку рабочих нагрузок ввода-вывода или ресурсоемких сетей. Логический процессор может быть неактивным во время ожидания завершения ввода-вывода или сетевых пакетов, что делает общую загрузку ЦП низкой. Чтобы устранить эту проблему, Windows Server 2019 автоматически обнаруживает период отклика операций ввода-вывода и повышает уровень частоты до более высокого уровня. Поведение можно настроить с помощью следующих параметров независимо от того, использует ли система HWP.
Параметр
|
До Windows Server 2019
|
Windows Server 2019 и более
|
Переопределение скорости отклика процессора позволяет включить пороговое значение
|
Недоступно
|
10
|
Переопределение скорости отклика процессора отключает пороговое значение
|
Н/Д
|
5
|
Переопределение скорости отклика процессора
|
Н/Д
|
1
|
Переопределение скорости отклика процессора отключает время
|
Недоступно
|
3
|
Переопределение скорости отклика процессора переопределяет потолок энергопотребления
|
Недоступно
|
100
|
Скорость реагирования процессора переопределяет уровень производительности
|
Недоступно
|
100
|
Настраиваемые предложения по настройке
Если основные характеристики рабочей нагрузки значительно отличаются от пяти рабочих нагрузок, используемых для настройки PPM плана питания по умолчанию, можно поэкспериментировать, изменив один или несколько параметров PPM, чтобы найти оптимальный вариант для вашей среды.
Из-за количества и сложности параметров это может быть сложной задачей, но если вы ищете лучший компромисс между потреблением энергии и эффективностью рабочей нагрузки для конкретной среды, это может быть стоит усилий.
Полный набор настраиваемых параметров PPM можно найти в настройке управления питанием процессора. Ниже приведены некоторые из простейших параметров питания, с которыми можно начать:
Для системы с поддержкой HWP:
Предпочтение производительности энергии — большие значения предпочитают мощность больше, чем производительность
Для системы, отличной от HWP:
Пороговое значение увеличения производительности процессора и время увеличения производительности процессора — большие значения замедляют отклик производительности при увеличении активности
Пороговое значение снижения производительности процессора — большие значения ускоряют отклик питания на периоды простоя
Уменьшение производительности процессора — более крупные значения постепенно уменьшают производительность во время простоя
Политика повышения производительности процессора — "Единая" политика замедляет реагирование на производительность для повышения и устойчивой активности; Политика "Ракета" быстро реагирует на увеличение активности
Политика уменьшения производительности процессора — политика "Одиночная" постепенно уменьшает производительность за более длительные периоды простоя; Политика "Ракета" очень быстро падает мощность при входе в период простоя
Важно!
Прежде чем начать эксперименты, необходимо сначала понять рабочие нагрузки, которые помогут вам выбрать правильные параметры PPM и сократить усилия по настройке. |
Скачать 0.77 Mb.