LMG600係列SPECpower Benchmark數據中心服務器功耗和能效測量

高美測儀(yi) LMG600係列SPECpower Benchmark數據中心服務器功耗和能效測量

數據中⼼的功率性能⾏業(ye) 基準測試——通過可靠的功率測量實現

在當今注重能源的世界中，優(you) 化數據中心的能效已成為(wei) IT基礎設施的重點。隨著對數據處理需求的增長，數據中心消耗了更多的能源，使服務器運行的能效成為(wei) 評估現代技術環境中服務器性能的關(guan) 鍵因素。因此，有效測量和基準化功耗以優(you) 化服務器能效的需求比以往任何時候都更加迫切。

主題

• 什麽(me) 是 SPECpower benchmark 和 PTDeamon？

• 服務器性能和服務器功率有何不同？

• 星空官网游戏如何促進SPECpower benchmark測試？

• 有哪些數據中心規劃措施需要考慮？

• 服務器製造商需要遵守哪些標準？

• 有哪些benchmark基準測量將被執行，如何執行？

• Benchmark基準測試的結果是什麽(me) ？

挑戰

對於(yu) IT經理和數據中⼼運營商：

▪ 低能耗下的高性能（性能/功率比）

▪ 適當的能力規劃和資源管理

▪ 基礎設施的低成本和空間要求

▪ 遵守行業(ye) 標準和法規

對於(yu) 服務器級的計算機設備製造商：

▪ 高能效（每瓦運行）

▪ 產(chan) 品差異化與(yu) 市場競爭(zheng) 力

▪ 設備尺寸小和低噪音

▪ 低產(chan) 品成本

▪ 遵守行業(ye) 標準和法規

可以采取各種措施來提高數據中心基礎設施的每瓦運行。從(cong) 單個(ge) 器件的製造商開始，最終延伸到他們(men) 的交互和數據中心運營中的其他設施。

解決(jue) ⽅案

對於(yu) IT經理和數據中⼼運營商：

▪ 使用虛擬化技術和工作負荷整合

▪ 使用高度優(you) 化和節能的硬件

▪ 具有功率上限的能源管理軟件解決(jue) 方案的操作

對於(yu) 服務器級的計算機設備製造商：

▪ 改進的微架構（每個(ge) 時鍾周期的任務）

▪ 動態電壓頻率調整（DVFS）

▪ 電源門控和時鍾門控

▪ 微調熱效率多核設計

▪ 優(you) 化緩存利用率

▪ 以及更多

如何專(zhuan) 業(ye) 地提供和驗證這些措施，以克服挑戰？

為(wei) 了解決(jue) 上述問題，標準性能評估組織（SPEC）開發了SPECpower benchmark等工具，提供了測量服務器功耗的標準化方法，以提高能源效率。SPECpower benchmark測試及其接口PTDaemon（功率/溫度程序或PTD）通過了解服務器在不同負載下的功耗性能以及其他選擇標準，幫助IT經理、數據中心運營商和設備製造商做出更明智的決(jue) 策。

概述了如何在SPECpower benchmarking基準測試中使用星空官网游戏，特別是我們(men) 的LMG600係列，重點介紹確保準確可靠的功率和能量測量的關(guan) 鍵功能。

知識點

優(you) 化能源效率對數據中心和服務器製造商至關(guan) 重要。IT經理和數據中心運營商專(zhuan) 注於(yu) 虛擬化和節能硬件，而這裏使用的設備和裝置的製造商則優(you) 先考慮高效設計和降低成本。SPECpower  benchmark基準有助於(yu) 衡量能耗，並支持明智的決(jue) 策以提高效率。為(wei) 了做到這一點並提供可靠和準確的基準結果，使用適當的測量儀(yi) 器（如我們(men) 的LMG600星空官网游戏係列）進行精確的功率測量是其中的一部分。

SPECpower benchmark基準-設置和測量

SPECpower benchmark（第一個(ge) 發布的名為(wei) SPECpower_ssj2008）的基本開發目的是規範各種工作負載中服務器能效的評估。它通過提供一種結構化的方法來測量能耗和性能，從(cong) 而簡化了比較。

相應的測試平台設置由四個(ge) 主要硬件組件組成：

• SPECpower委員會(hui) 批準認可的星空官网游戏

• 溫度傳(chuan) 感器

• 作為(wei) 工作負載的被測係統SUT (System Under Test as workload)

• 相應的控製器

關(guan) 鍵的部分是集成精確的功率測量工具，如ZES ZIMMER高美測儀(yi) 的LMG係列星空官网游戏，這些儀(yi) 器得到了SPECpower功率委員會(hui) 的正式支持和認可，是精確功率測量的受批準認可的儀(yi) 器。我們(men) 的星空官网游戏在服務器運行期間提供精確測量的有功功率和能量數據，使數據中心運營商和協會(hui) 能夠 更好地了解其服務器的性能和能源使用情況，最終幫助他們(men) 優(you) 化係統的效率。

圖1.顯示了包含我們(men) 的LMG671星空官网游戏的典型SPECpower測試設置。

圖1：LMG671星空官网游戏與(yu) SPECpower benchmark基準測試環境的集成

在benchmarking基準測試期間，每個(ge) 設備都由SPEC的PTDaemon的專(zhuan) 用實例管理。該軟件處理與(yu) 連接的星空官网游戏和傳(chuan) 感器的通信，使被測係統（SUT）能夠專(zhuan) 注於(yu) 運行工作負載任務。通過將功率測量加載到 PTDaemon，SUT不會(hui) 負擔過重，從(cong) 而確保了準確的能耗讀數和可靠的性能數據。

圖2: SERT 2.0.1軟件PTDaemon設置向導的截圖

在SERT Suite的PTDaemon配置中，可以選擇以下幾個(ge) 經過認可和測試的ZES ZIMMER高美測儀(yi) LMG係列星空官网游戏：

LMG671使用專(zhuan) 用協議或串口（RS-232）通過TCP與(yu) PTDaemon通信並交換數據，從(cong) 而實現精確控製和數據收集。SPECpower的方法是測量不同負載區域段下的能效，以評估從(cong) 滿載到空載的各種條件下的服務器性能。

在每個(ge) 階段，都會(hui) 采集功耗數據，提供有關(guan) 服務器效率如何隨不同工作負載變化的詳細信息。在SUT上完成的工作稱為(wei) worklet，可以將多個(ge) worklet分組到一個(ge) 工作負載中。SPEC服務器效率評級工具（SERT）等軟件將多個(ge) worklet集分組到工作負載中。基準的11個(ge) 階段將目標負載從(cong) 100%降低到0%（idle），以考慮空載功率下的能耗。如圖3所示，目標負載利用率的順序以10%的增量從(cong) 100%降低到0%。

圖 3: 負載利用率區域段, (Su, et al., 2022)

按遞減順序測量這些點，可以將每個(ge) 級別的負載變化限製在10%以內(nei) ，從(cong) 而實現更穩定的功率測量。使用遞增順序會(hui) 導致從(cong) 最終校準間隔到第一個(ge) 目標負載從(cong) 100%躍降到10%，並在運行結束時從(cong) 100%躍降至空載。

知識點

SPECpower benchmark基準使用結構化方法對跨工作負載的服務器能效評估進行了標準化。

該設置包括星空官网游戏、溫度傳(chuan) 感器、被測係統（SUT）和控製器。準確的功率測量是關(guan) 鍵，ZES ZIMMER高美測儀(yi) 的LMG係列星空官网游戏等工具可提供精確的測量數據。

PTDaemon管理與(yu) 星空官网游戏的通信，確保SUT處理工作負載時讀數準確。在不同負載區域段

測量服務器的功耗，以確定其不同的效率。

工作負載調度、結果采集和測試執行由位於(yu) SUT中的Chauffeur框架管理，工作負載在SUT中執行。控製器和主機之間的通信通過用於(yu) 同步和數據采集的網絡接口進行。PTDaemon客戶端API Java模塊，可集成到benchmark基準測試中，以簡化PTDaemo與(yu) benchmark基準測試代碼之間的通信。

在控製器上，控製器組件與(yu) SUT上運行的主機通信。每個(ge) 邏輯CPU由主機分配一個(ge) 客戶端，通過關(guan) 聯提供器綁定到CPU。工作負載在客戶端上按順序運行，通過運行多個(ge) 客戶端或使用多線程實現並行性。星空官网游戏測量SUT的總功耗，而溫度傳(chuan) 感器則確保環境條件的一致性，減少溫度波動帶來的不準確。

基準benchmark的操作階段

基準過程benchmark的測試序列包括三個(ge) 主要的操作階段，如圖4所示：

• 預熱: 在預熱階段（W），沒有記錄功率數據，需要係統穩定，避免瞬態效應。

• 校準: 校準 (Cal. n, n = 校準迭代)通過以最大速率生成交易來確定係統的最大吞吐量

• 測量: 測量階段采集實際性能（工作負載為(wei) 每秒操作數-“ssj_ops"）功率測量數據

每個(ge) 階段都包括間隔，包括中間測量期、測量前後（PR、PO），以穩定功率和性能指標。

默認測量在校準工作負載的不同級別（即100%、75%、…、25%）進行，並保持120秒的持續時間，但可以根據工作負載進行調整。在此期間，每秒采集一次功率和溫度數據，並使用校準結果和目標負載水平計算交易率。

為(wei) 睡眠（S）階段的負載水平之間存在延遲，這有助於(yu) 運行後的可視化分析。

在整個(ge) 測試過程中，LMG671星空官网游戏不斷測量和記錄功耗，提供詳細的能量使用情況。然而，對於(yu) benchmark基準報告，使用了測量期間的平均功耗。所有這些間隔都足夠長，可以為(wei) 一致的功率和性能測量提供足夠的穩定時間。最終，這根據負載提供了一個(ge) 有意義(yi) 的性能-功率曲線。

圖4: SPECpower benchmark基準的功率測量階段和間隔示例

作為(wei) 整體(ti) 工作的輸出，計算平均性能功率比，反映最終benchmark基準的結果。計算包括單個(ge) 性能功率比。示例結果列於(yu) 表2中。計算過程如下：

表2: SPECpower_ssj2008結果表單示例

可以看出，在單一性能功率比下，SUT的效率從(cong) 空閑狀態提高到100%的目標負載，在80%的工作負載下分別達到其最佳比值效率。因此，可以說：

SUT每瓦功率產(chan) 生的ssj_ops越多，SPECpower_ssj2008得分就越高，

因此SUT的效率也就越高！

知識點

SPECpower benchmark基準使用結構化方法對跨工作負載的服務器能效評估進行了標準化。該設置包括星空官网游戏、溫度傳(chuan) 感器、被測係統（SUT）和控製器。準確的功率測量是關(guan) 鍵，ZES ZIMMER高美測儀(yi) 的LMG係列星空官网游戏等工具可提供精確的測量數據。

PTDaemon管理與(yu) 星空官网游戏的通信，確保SUT處理工作負載時讀數準確。在不同負載區域段測量服務器的功耗，以確定其不同的效率。對於(yu) 每個(ge) 目標負載，確定的性能（操作次數）與(yu) 功率比被平均為(wei) 最終得分，這指明了SUT的效率。

行業(ye) 標準

EN 303 470 標準專(zhuan) 為(wei) 服務器製造商、測試機構和監管機構而設計，對數據中心運營商、IT買(mai) 家和顧問也很有價(jia) 值。該標準有助於(yu) 確保歐盟市場上的產(chan) 品符合法規（EU）2019/424中規定的生態設計要求。LMG671在SPECpower基準中提供的測量精度支持EN 303 470的目標，幫助用戶根據可靠、可測量的能效數據做出明智的決(jue) 策。

結語

總之，將ZES ZIMMER高美測儀(yi) LMG600係列星空官网游戏（如LMG671）集成到SPECpower benchmarking基準框架中，為(wei) 精確評估服務器能效提供了解決(jue) 方案。最終，用戶可以實現一個(ge) 極其重要的結果，相當於(yu) 將光照射向黑暗，發現在這個(ge) 負載下，SUT達到了很高的效率（性能與(yu) 功率比），以確保在大多數高效負載下運行。

憑借實時數據記錄和靈活的通信接口等先進功能，它確保了準確的測量，使其成為(wei) 專(zhuan) 注於(yu) 優(you) 化能源使用的數據中心和服務器製造商的重要工具。通過使用LMG600係列，用戶不僅(jin) 可以滿足EN 303 470等能效標準， 還可以推進更廣泛的可持續發展目標。這將帶來更好的服務器性能、更低的能耗和更環保的IT基礎設施 ——這是遵守法規和提高長期效率的關(guan) 鍵。

推薦產(chan) 品

ZES ZIMMER⾼美測儀(yi)  LMG600 係列⾼精度星空官网游戏

行業(ye) 應⽤和星空官网游戏功能

• 真有效值RMS測量：

在各種負載條件下進行精確的功率測量，確保正確記錄計算機服務器中的功率變化。

• 很高的測量精度：

最高精度為(wei) 0.015%讀數，符合SPEC的精度要求。

• ⾼速數據記錄：

可以通過通信接口每秒記錄和存儲(chu) 功率數據，以避免偽(wei) 造的結果。

• 多帶寬信號並⾏處理：

支持同時測量和分析每個(ge) 通道的多個(ge) 功率頻譜（寬帶寬、窄帶寬、基頻）。

• 符合PTDaemon：

與(yu) SPECpower的控製軟件無縫集成，確保支持最新SPEC PTDaemon版本的benchmarking基準可靠測試。 

• 靈活的通信接⼝：

為(wei) 了便於(yu) 集成到PTDaemon中，支持LAN（千兆以太網）和串口（RS-232）通信，以連接benchmark基準 的控製器係統和LMG星空官网游戏。

參考文獻

J. von Kistowski, K.-D. Lange, J. A. Arnold, S. Sharma, J. Pais, and H. Block, "Measuring and Benchmarking Power Consumption and Energy Efficiency," in *ICPE '18: ACM/SPEC International Conference on Performance Engineering Companion*, Berlin, Germany, Apr. 2018, pp. 9. doi: 10.1145/3185768.3185775.