技術(shù)特征：

1.一種針對(duì)存在大量迭代的高性能計(jì)算應(yīng)用的能耗管理方法，其特征在于包括以下步驟：

A)監(jiān)控步驟:對(duì)高性能計(jì)算作業(yè)的運(yùn)行行為進(jìn)行監(jiān)控；

B)標(biāo)識(shí)步驟:根據(jù)監(jiān)控步驟獲得的監(jiān)控指標(biāo)和知識(shí)庫(kù)中的標(biāo)簽標(biāo)識(shí)規(guī)則，對(duì)作業(yè)當(dāng)前周期運(yùn)行行為進(jìn)行標(biāo)簽標(biāo)識(shí)；

C)調(diào)節(jié)步驟:當(dāng)標(biāo)識(shí)作業(yè)運(yùn)行行為的標(biāo)簽發(fā)生變化時(shí)，根據(jù)標(biāo)簽對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)規(guī)則對(duì)系統(tǒng)組件的功耗狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整；

D)預(yù)測(cè)步驟:根據(jù)知識(shí)庫(kù)中作業(yè)的行為序列和當(dāng)前作業(yè)運(yùn)行行為，來(lái)預(yù)測(cè)作業(yè)在下一階段的運(yùn)行行為；

E)反饋步驟:根據(jù)調(diào)整后作業(yè)運(yùn)行情況，優(yōu)化標(biāo)簽對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)規(guī)則。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)存在大量迭代的高性能計(jì)算應(yīng)用的能耗管理方法，其特征在于，作業(yè)在運(yùn)行過(guò)程中，每個(gè)監(jiān)控周期作業(yè)的運(yùn)行行為用相應(yīng)的標(biāo)簽標(biāo)識(shí)，連續(xù)被相同標(biāo)簽標(biāo)識(shí)的周期被合并成一個(gè)階段，即一個(gè)階段包括一個(gè)或多個(gè)監(jiān)控周期。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)存在大量迭代的高性能計(jì)算應(yīng)用的能耗管理方法，其特征在于，在該方法中標(biāo)簽包括計(jì)算密集型，內(nèi)存密集型，I/O密集型，網(wǎng)絡(luò)密集型，混合型，全高型，空閑型。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)存在大量迭代的高性能計(jì)算應(yīng)用能耗管理方法，其特征在于，系統(tǒng)組件包括CPU，內(nèi)存，硬盤(pán)，網(wǎng)卡，這四部分是整個(gè)節(jié)點(diǎn)能耗消耗的主要部分，而且硬件廠(chǎng)商也提供了相應(yīng)的功耗管理接口，當(dāng)組件利用率比較低時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)各個(gè)系統(tǒng)組件的功耗狀態(tài)達(dá)到節(jié)能目的。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)存在大量迭代的高性能計(jì)算應(yīng)用能耗管理方法，其特征在于，該方法包括一個(gè)知識(shí)庫(kù)，知識(shí)庫(kù)具有三個(gè)部分：

5.1)標(biāo)識(shí)規(guī)則：包含組件利用狀態(tài)度量表和標(biāo)簽標(biāo)識(shí)規(guī)則表,組件利用狀態(tài)度量表記錄系統(tǒng)組件名，對(duì)應(yīng)組件的評(píng)價(jià)指標(biāo)，該指標(biāo)的最大值、最小值，以及標(biāo)識(shí)組件使用狀態(tài)的區(qū)間上限值、下限值，標(biāo)簽標(biāo)識(shí)表記錄每個(gè)標(biāo)簽對(duì)應(yīng)組件的使用狀態(tài)，評(píng)價(jià)指標(biāo)包括CPI，CPU利用率，cache-references，cache-misses，硬盤(pán)的讀寫(xiě)速率，網(wǎng)速的發(fā)送/接收速率；

5.2)行為序列：保存作業(yè)在運(yùn)行過(guò)程中標(biāo)識(shí)作業(yè)運(yùn)行行為的標(biāo)簽階段序列，每個(gè)標(biāo)簽階段包括標(biāo)簽名，處于當(dāng)前標(biāo)簽階段的周期數(shù)，以及該階段各監(jiān)控指標(biāo)的平均值和能耗-性能指標(biāo)值；

5.3)調(diào)節(jié)規(guī)則：存儲(chǔ)標(biāo)簽對(duì)應(yīng)系統(tǒng)組件的功耗狀態(tài)，包括標(biāo)簽名稱(chēng)，CPU功耗狀態(tài)，內(nèi)存功耗狀態(tài)，硬盤(pán)功耗狀態(tài)，網(wǎng)卡功耗狀態(tài)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)存在大量迭代的高性能計(jì)算應(yīng)用能耗管理方法，其特征在于，所述監(jiān)控步驟A首先判斷當(dāng)前周期是否處于監(jiān)控周期，如果是則利用工具采集監(jiān)控指標(biāo)，否則進(jìn)入下一周期的判斷。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)存在大量迭代的高性能計(jì)算應(yīng)用能耗管理方法，其特征在于，所述標(biāo)識(shí)步驟B包括以下步驟：

B.1將得到的監(jiān)控指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化，標(biāo)準(zhǔn)化公式為：

${\mathrm{\θ}}_{metric}=\frac{c-\mathrm{\α}}{\mathrm{\β}-\mathrm{\α}}*100\%---\left(1\right)$

θ_metric為對(duì)應(yīng)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值，c為當(dāng)前周期得到的監(jiān)控指標(biāo)值，β為該指標(biāo)的最大值，α為該指標(biāo)的最小值，然后計(jì)算組件所對(duì)應(yīng)的多個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值θ_metric的平均值，即組件的利用率；

B.2通過(guò)比較μ值與相應(yīng)狀態(tài)區(qū)間[low，high]得到組件使用狀態(tài)，比較方法如下：

μ≤low即當(dāng)前組件處于空閑狀態(tài)，

low<μ≤high即當(dāng)前組件處于中間狀態(tài)，

μ≥high即當(dāng)前組件處于忙碌狀態(tài)；

B.3根據(jù)各組件的使用狀態(tài)和標(biāo)簽標(biāo)識(shí)規(guī)則，得到當(dāng)前作業(yè)運(yùn)行行為的標(biāo)簽；

B.4判斷標(biāo)簽是否發(fā)生變化，如果是則執(zhí)行調(diào)節(jié)步驟C，反之執(zhí)行預(yù)測(cè)步驟D。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)存在大量迭代的高性能計(jì)算應(yīng)用能耗管理方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)步驟C按照知識(shí)庫(kù)中標(biāo)簽對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)規(guī)則對(duì)系統(tǒng)組件的功耗狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)存在大量迭代的高性能計(jì)算應(yīng)用能耗管理方法，其特征在于，所述預(yù)測(cè)步驟D具體包括以下步驟：

D.1)如果步驟B中得到的標(biāo)簽與當(dāng)前階段相同，則重新計(jì)算并更新當(dāng)前階段指標(biāo)的平均值，平均值的計(jì)算公式為：

$A^{\&prime;}=\frac{A*n+c}{n+1}---\left(2\right)$

A′代表計(jì)算得到新的指標(biāo)平均值，A代表舊的指標(biāo)平均值，n代表處于該階段的周期數(shù)，c代表當(dāng)前周期得到的監(jiān)控指標(biāo)值；

a)將當(dāng)前階段的周期數(shù)加1，判斷當(dāng)前階段持續(xù)周期數(shù)是否超過(guò)閾值δ，如果沒(méi)有超過(guò)δ,則預(yù)測(cè)作業(yè)接下來(lái)的一個(gè)周期也將有同樣運(yùn)行行為，預(yù)測(cè)結(jié)束；

b)預(yù)測(cè)程序行為在一定周期窗口ω內(nèi)不會(huì)改變，在周期窗口內(nèi)不用監(jiān)控作業(yè)運(yùn)行行為標(biāo)簽是否發(fā)生變化，預(yù)測(cè)結(jié)束；

D.2在步驟B中得到的標(biāo)簽發(fā)生了變化，表明作業(yè)進(jìn)入一個(gè)新的行為階段，將當(dāng)前周期的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)添加到行為序列中：

a)將作業(yè)當(dāng)前運(yùn)行行為的變化模式與作業(yè)最近的運(yùn)行情況進(jìn)行階段匹配,匹配方法是將當(dāng)前周期標(biāo)簽label的變化模式和知識(shí)庫(kù)中最近L個(gè)行為序列進(jìn)行匹配，如果匹配成功，則進(jìn)入非監(jiān)控階段，周期窗口大小為對(duì)應(yīng)匹配成功的階段標(biāo)簽label的周期數(shù)，預(yù)測(cè)結(jié)束；

b)如果在最近的L個(gè)行為序列中沒(méi)有匹配成功，則預(yù)測(cè)作業(yè)在下周期和當(dāng)前周期有著相同的運(yùn)行行為，即標(biāo)識(shí)標(biāo)簽相同，預(yù)測(cè)結(jié)束。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種針對(duì)存在大量迭代的高性能計(jì)算應(yīng)用能耗管理方法，其特征在預(yù)測(cè)步驟中所述δ和L取值分別為21，14。

11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種針對(duì)存在大量迭代的高性能計(jì)算應(yīng)用能耗管理方法，其特征在于，周期窗口的大小ω設(shè)為當(dāng)前階段周期數(shù)N的50%，即如果在處監(jiān)控到標(biāo)簽沒(méi)有發(fā)生變化，則依次增加窗口大小為N。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)存在大量迭代的高性能計(jì)算應(yīng)用能耗管理方法，其特征在于，反饋步驟E包括以下步驟：

E.1計(jì)算能耗-性能指標(biāo)，計(jì)算公式為：

$\mathrm{\&Gamma;}=\frac{{\mathrm{\&epsiv;}}_{cpu}*{\mathrm{\&mu;}}_{cpu}+{\mathrm{\&epsiv;}}_{mem}*{\mathrm{\&mu;}}_{mem}+{\mathrm{\&epsiv;}}_{disk}*{\mathrm{\&mu;}}_{disk}+{\mathrm{\&epsiv;}}_{net}*{\mathrm{\&mu;}}_{net}}{p_{curr}/p_{\max }}---\left(3\right)$

μ_cpu為cpu的利用率，μ_mem為內(nèi)存的利用率，μ_net為網(wǎng)卡的利用率，μ_disk為硬盤(pán)的利用率，其中ε_cpu+ε_mem+ε_disk+ε_net＝1，p_curr和p_max節(jié)點(diǎn)在當(dāng)前周期的功耗值和平臺(tái)最大功耗值；

E.2計(jì)算能耗-性能指標(biāo)Γ與預(yù)測(cè)步驟得到的能耗-性能指標(biāo)Γ′的偏差是否超過(guò)閾值λ，則對(duì)相關(guān)的組件功耗調(diào)節(jié)規(guī)則進(jìn)行優(yōu)化。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)存在大量迭代的高性能計(jì)算應(yīng)用能耗管理方法，其特征在于，閾值λ取值為0.05。

14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)存在大量迭代的高性能計(jì)算應(yīng)用能耗管理方法，其特征在于，該方法在當(dāng)前監(jiān)控周期完成后，繼續(xù)進(jìn)行下一周期監(jiān)控處理，是一個(gè)循環(huán)迭代的過(guò)程。