processor folding是什么意思

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1.CPU折疊功能介紹

虛擬處理器管理(VirtualProcessorManagement)，也稱之為處理器折疊技術(shù)(CPUFolding)，是一項(xiàng)Power虛擬化特性，用于控制一個(gè)LPAR處理使用的VP(VirtualProcessor)數(shù)量。按目前AIX的設(shè)置，默認(rèn)對(duì)微分區(qū)(即共享處理器分區(qū))開(kāi)啟了處理器折疊功能；而專(zhuān)有處理器分區(qū)(dedicatedLPAR)則默認(rèn)關(guān)閉此功能。
處理器折疊技術(shù)的作用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：
1)節(jié)能，如果一個(gè)物理核心對(duì)應(yīng)的所有VP都處于被折疊狀態(tài)，PowerVMhypervisor可以將這顆核心置于低能耗狀態(tài)。 
2)提高整體處理效率，特別是在EC:VP配比較低的環(huán)境，比如1:10或以上(在新一代power資源池中，EC:VP=1:2)，如果直接將十多倍的VP調(diào)度到每個(gè)物理核心(PhysicalProcessor,PP)上，將造成一定的調(diào)度開(kāi)銷(xiāo)；因此通過(guò)折疊不必要的VP，可以有效降低hypervisor的無(wú)謂開(kāi)銷(xiāo)，提高整體效率。

這個(gè)特性在兩種場(chǎng)景都有幫助： 1)LPARCPU使用率不高，多數(shù)VP空閑；通過(guò)減少VP數(shù)量，可以有效提高每個(gè)VP對(duì)應(yīng)的物理核心份額(即physc，可以通過(guò)mpstat/sar–PALL等查看每個(gè)核心的pc/physc值)；從而可以有效減少hypervisor以及操作系統(tǒng)的調(diào)度開(kāi)銷(xiāo)。比如如果分區(qū)只能實(shí)際消耗掉16顆物理核心(lparstat顯示physc=16)，但設(shè)置的VP數(shù)為64，如果系統(tǒng)能只使用16個(gè)VP來(lái)調(diào)度作業(yè)，則VP被調(diào)度到物理核心時(shí)是1:1的方式(接近Dedicated模式)，hypervisor調(diào)度效率比較高，親和度一般也更優(yōu)；而與此相比，如果系統(tǒng)直接使用64個(gè)VP來(lái)調(diào)度作業(yè)，則VP被調(diào)度到物理核心時(shí)是4:1的方式，效率以及親和度一般會(huì)略低。
2)處理器池(processorpool)中處理器資源緊張，LPAR開(kāi)始爭(zhēng)搶CPU資源；VP數(shù)量實(shí)際上定義了LPAR能爭(zhēng)搶到的物理核心的上限；但并非每個(gè)分區(qū)都總是能搶到上限值，尤其是在EC:VP配比較低的環(huán)境下。在處理器資源競(jìng)爭(zhēng)激烈時(shí)，分區(qū)能得到的總處理器資源可能會(huì)受到限制，此時(shí)減少分區(qū)的VP數(shù)量也有整體調(diào)度上的好處。比如一個(gè)8VP的分區(qū)，如果只能得到2.0顆物理核心(physc=2.0)，那么如果激活的VP數(shù)減少到4的話(相當(dāng)于每個(gè)VP平均能拿到0.5physicalcore)，性能一般比VP為8時(shí)要更優(yōu)(相當(dāng)于每個(gè)VP平均能拿到0.25physicalcore)。

2.AIXCPU折疊算法以及實(shí)驗(yàn)

每一秒，AIX操作系統(tǒng)監(jiān)控本分區(qū)的總體VP利用率，如果總體VP利用率低于vpm_fold_threshold(AIX6.1TL6以后默認(rèn)為49%；可通過(guò)schedo命令確認(rèn))，AIX將啟用折疊功能，開(kāi)始向下折疊VP，使負(fù)載運(yùn)行在較少的VP上。注意被折疊的VP在系統(tǒng)中仍然存在，只是系統(tǒng)不再往這些被折疊的VP調(diào)度作業(yè)線程了。而如果總利用率超出vpm_fold_threshold, AIX將開(kāi)始展開(kāi)VP使用更多的VP來(lái)調(diào)度負(fù)載。用戶可以通過(guò)控制參數(shù)來(lái)選擇是否打開(kāi)folding策略；還可以通過(guò)schedo的vpm_xvcpus選項(xiàng)來(lái)設(shè)置保底激活的VP數(shù)量。

2.1VPM控制參數(shù)說(shuō)明
Folding策略開(kāi)關(guān)由schedo的vpm_fold_policy選項(xiàng)控制。
1) vpm_fold_policy=0在靜態(tài)節(jié)能模式以外的場(chǎng)景關(guān)閉folding功能；
2) vpm_fold_policy=1只在微分區(qū)環(huán)境打開(kāi)folding功能(默認(rèn)設(shè)置)；
3) vpm_fold_policy=2只在專(zhuān)有處理器分區(qū)環(huán)境打開(kāi)folding功能；
4) vpm_fold_policy=3在微分區(qū)、專(zhuān)有處理器分區(qū)環(huán)境均打開(kāi)folding功能；
5) vpm_fold_policy=4徹底關(guān)閉folding功能；

還有一個(gè)影響Folding策略開(kāi)關(guān)的參數(shù)vpm_xvcpus, 它的作用是控制當(dāng)微分區(qū)CPU不足的時(shí)候，系統(tǒng)可以自動(dòng)啟動(dòng)的微分區(qū)的數(shù)量。
1) 設(shè)置vpm_xvcpus = -1, vpm_fold_policy會(huì)自動(dòng)被設(shè)置為0，這樣會(huì)關(guān)閉folding功能。但如果此時(shí)分區(qū)開(kāi)啟了靜態(tài)節(jié)能模式(StaticPowerSaving)，則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)設(shè)置vpm_fold_policy為3打開(kāi)folding功能；
2) 設(shè)置vpm_xvcpus = 0，表示啟用了CPU折疊功能(ProcessorFolding)，虛擬處理器正接受管理；
3) 設(shè)置vpm_xvcpus大于1，CPU折疊功能打開(kāi)，并且開(kāi)啟的虛擬CPU數(shù)目為物理CPU使用數(shù)與vpm_xvcpus參數(shù)之和。即：
number=ceiling(p_util+vpm_xvcpus);
其中number是所需的虛擬處理器數(shù)，p_util是物理處理器使用情況。如果number小于當(dāng)前已啟用的虛擬處理器數(shù)，那么將禁用某個(gè)虛擬處理器。如果number大于當(dāng)前已啟用的虛擬處理器數(shù)，將啟用已禁用的虛擬處理器。在vpm_xvcpus大于1的情況下，也表示保底激活的CPU數(shù)。連接到已禁用的虛擬處理器的線程仍然可以在已禁用的虛擬處理器上運(yùn)行 
說(shuō)明：
1) StaticPowerSaverMode:靜態(tài)節(jié)能模式是當(dāng)系統(tǒng)CPU工作負(fù)載低的時(shí)候，系統(tǒng)把物理CPU主頻和電壓降低到一個(gè)固定值，以達(dá)到節(jié)能目的。一般關(guān)注性能的系統(tǒng)不建議采用此設(shè)置。
2) DynamicPowerSaverMode:動(dòng)態(tài)節(jié)能模式是系統(tǒng)根據(jù)CPU負(fù)載大小，實(shí)時(shí)調(diào)整物理CPU主頻和電壓(不是固定值)，以達(dá)到節(jié)能目的。
3) 系統(tǒng)缺省設(shè)置以上兩種節(jié)能模式都是關(guān)閉的，可以通過(guò)HMC/ASMI設(shè)置。

2.2AIXCPU折疊實(shí)驗(yàn)
開(kāi)啟一個(gè)ncpu任務(wù)給系統(tǒng)增加CPU負(fù)載，啟動(dòng)16個(gè)進(jìn)程，每個(gè)50%時(shí)間繁忙，這樣大約需要占用8顆物理core。

通過(guò)kdb命令也可以查看到VP的折疊現(xiàn)象，下圖中標(biāo)識(shí)“DIS”的即為折疊狀態(tài)的邏輯CPU.
1) 從lparstat可以看到，無(wú)論folding打開(kāi)或者關(guān)閉，physc大約為8.00左右；
2) 從mpstat -s的輸出可知，同樣的場(chǎng)景下(8個(gè)任務(wù)50%繁忙)，啟動(dòng)cpu folding時(shí)，只需要9顆VCPU；而關(guān)閉cpu folding時(shí)，所有16顆VCPU都被啟動(dòng)了；

3.CPU折疊功能對(duì)系統(tǒng)的影響

3.1 關(guān)閉CPUfolding的影響：
關(guān)閉了系統(tǒng)內(nèi)核對(duì)微分區(qū)環(huán)境的自動(dòng)調(diào)度優(yōu)化；所有的VP都會(huì)被調(diào)度到hypervisor，不管這些VP上是否有實(shí)際負(fù)載；更高的hypervisor延時(shí)，物理資源親和度也可能受到影響。
3.2 關(guān)閉CPU folding的好處：
對(duì)于分區(qū)sizing非常完美的情形下，比如EC:VP始終控制在不低于1:2，而且處理器池資源從未受限，這時(shí)關(guān)閉folding可能獲得一定的性能收益(主要是通過(guò)減少VPM管理開(kāi)銷(xiāo)，以及避免unfold展開(kāi)CPU延遲)

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