Turbo-rack技术背景及简介

本是古典何须时尚 2022-12-18 10:58 108阅读 0赞

## 背景原因 ##

云计算技术的快速演进，给今天的数据中心带来了很大的挑战，机柜功耗密度(如：6kw->9kw->16kw)提升导致机柜上架密度降低，机柜额定配电的利用率普遍不足！

> 目的：为了改善数据中心能效，通过Turborack，降低TCO（总拥有成本）

> 随着服务器上的工作负载越来越多，服务器的功耗逐渐增加。

## 为了解决这些问题 ##

解决哪些问题：

1.  优化TCO
2.  提高服务可靠性
3.  优化能耗问题

## TURBO-RACK（智能机柜储能系统） ##

通过 机柜分布式存储系统 与 动态功耗管控技术

基于英特尔至强可扩展处理器的先进探针，改善数据中心面临的功耗密度挑战

Turborack通过对 能耗数据 的实时采集分析 => 优化机柜的能效，（仪表板收集能耗指标，进行实时分析）(前端)，采用**恰当的控制策略动态调配机柜功耗**。动态能耗调配算法可自动让机柜储能系统在功耗需求超出机柜配额时补充额外电力，同时保持机柜输入功耗在额定范围内。

大部分超出配额的瞬时功耗都可以被消峰（补充超出配额的即时功耗峰值），而无需扩展机柜能耗电量，或将工作负载迁移出机柜。

> 如何消峰的？ 通过降低功耗、动态调配，提高负载核的性能。

如果机柜储能系统无法持续提供超出配额的功耗需求，则可以启动机柜层面的功耗控制技术，以将整机柜的实时功耗降至安全线以内。

仪表板提供的Redfish接口，可与云业务编排无缝集成，以实现更加智能的业务调度。

Redfish：开放的业界标准，规定了数据中心管理的Restful接口，主要作为机柜动态功耗管理的标准API

> 关键字：功耗密度、机柜上架密度、Redfish

> **功耗**：单位时间内消耗的能源的数量，单位是W。  
> **TDP**：处理器达到负荷最大时，释放出的热量，单位为W（反应一颗处理器热量释放的指标）

## CPU功耗和TDP(Thermal Design Power:热设计功耗) ##

根据电路的基本原理，功耗=电流\*电压，cpu的实际功耗是流经处理器核心的电流值和电压值的乘积；  
而TDP功耗是指CPU电流热效应以及其他形式产生的热能；

很显然，TDP功耗小于CPU的实际功耗，那为什么会有这两个标准的存在呢？

第一，CPU功耗是对CPU主板提出的要求，是希望主板能够提供相应的电流和电压。  
第二，TDP热设计功耗是对散热系统提出的功耗，要求散热系统能够把CPU发出的热量散掉，也就是说TDP的值即是散热系统必须能驱散的最大总热量。

> TDP不能够反映CPU的实际发热量，因为随着节能技术的出现，CPU的发热量在减小，实际发热量受节能技术的影响。

> 补充知识(SOC)：SOC是系统级芯片(片上系统)，同时又是一种技术，用于实现从确定系统功能开始，到软硬件划分，并完成设计的整个过程。

## Turbo(Turbo Boost Technology) ##

turbo一般来说指的是Turbo Boost 技术也就是英特尔睿频加速技术（Intel Turbo Boost Technology），是指英特尔酷睿 i7/i5 处理器的独有特性，也是英特尔新宣布的一项技术。这项技术可以理解为自动超频。当开启睿频加速之后，CPU会根据当前的任务量自动调整主频，从而重任务时发挥最大的性能，轻任务时发挥最大节能优势。

> 与以往一昧的降低主频以达到控制能耗的想法不同，Turbo Boost的主旨在于——在不超过总TDP的前提下，尽量挖掘CPU的性能潜力。

[睿频加速技术][Link 1]

即是说当应用负载提高时，系统可以在TDP的允许范围内对核心主频进行超频： 如果4个CPU内核中有一个或两个核心检测到负荷不高，那么其功耗将会被切断，也就是将相关核心的工作电压设置为0，而节省下来的电力就会被处理器中的CPU用来提升高负荷内核的电压，从而提升核心频率最终提升性能。当然不仅限于这一种状态，也可以是关闭一个核心或者是关闭三个核心。

> 关闭低功耗的核，把节省下的电力用来提升负荷内核的电压，从而提高核心频率，最终提升性能。

英特尔酷睿 i7/i5 处理器以相同的方式配置，为每个内核提供整体的额定功率。然而，如果一个或多个内核未使用满其额定功率，则处理器可自动智能地把未使用的功率转移至工作的内核。由此，工作的内核即可以高于额定频率的主频运行，从而更快速地完成任务。

## 超线程 ##

[超线程技术][Link 2]

主要支持超线程的cpu是pentium 4系列，在Core i7 950首次引入了超线程技术。

[Link 1]: https://baike.baidu.com/item/%E8%8B%B1%E7%89%B9%E5%B0%94%E7%9D%BF%E9%A2%91%E5%8A%A0%E9%80%9F%E6%8A%80%E6%9C%AF/10315436?fr=aladdin
[Link 2]: https://baike.baidu.com/item/%E8%B6%85%E7%BA%BF%E7%A8%8B?fromtitle=%E8%B6%85%E7%BA%BF%E7%A8%8B%E6%8A%80%E6%9C%AF&fromid=276864