区分服务器电源管理的C-state与P-state

在服务器电源管理中，C-state与P-state之间的差异有哪些？与hypervisor电源管理相关的状态有哪些？你如何定义自己的电源策略？

C-state与P-state都与系统电源管理相关，但是这两大状态的差异很大。C-state表示处理器处于空闲状态（只有C0表示处理器在正常运行）。像C1、C1E、C3以及C6这样的状态表示处理器核心空闲时能够进入的电源保护模式。当处理器核心处于C6状态时，核心基本上就完全关闭了。因为核心处于空闲状态，用户从不会感觉到C-state带来的影响。例如，将室内灯光调暗能省一些电，将室内的灯光完全关闭能够省更多的电。如果是由于办公室没人而关闭了灯光，那么没人会注意到。上述概念同样适用于处理器，如果处理器核心无事可做，将核心置于电源保护模式或者关闭，那么用户以及工作负载根本不会注意到。

相比之下，P-state表明处理器处于省电模式但仍旧在执行一些工作。处理器处于P态的一个常见的例子就是在系统的电源配置文件中“低功率”配置文件将会降低处理器的电压以及时钟频率。较高的P-state能够显著节省电力，但是肯定会影响工作负载的性能（尽管仍旧可以接受，但这取决于工作负载的重要性以及受影响的程度），注意到C-state和P-state彼此独立是非常重要的。

一般来说，有三大传统的电源配置文件—高性能，平衡以及低功率—对绝大多数部署场景来说已经足够了，很多企业服务器将被配置为高性能或者平衡模式。尽管在测试和开发这类非生产环境有可能会配置低功率配置文件，但很少在生产环境中看到企业服务器使用低功率配置文件。

通过hypervisor比如VMware ESXi建立定制的功率策略肯定是可行的。例如，假定一台ESXi主机的配置参数定义了hypervisor每秒钟对每个处理器核心的P-state进行评估的次数。参数调整意味着需要对工作负载的需求以及行为有一个敏锐的意识，否则只是白费力气，很容易导致在工作负载性能与节能之间妥协。为减少麻烦，大多数组织通常使用默认的配置文件。

当hypervisor控制服务器功率时启用处理器的“加速模式”是否有意义？

在系统的BIOS中启用增强型的P-state（比如加速模式）是个不错的注意。某些配置了Intel至强处理器的服务器支持睿频加速技术，和超频类似，睿频加速技术允许CPU核心超出基础频率运行。然而，对C-state与“加速模式”的交互性进行评估是非常重要的。例如，设计为轻线程或者非-线程的工作负载在C3或者C6状态下启用加速模式后对性能有所提升。

这种方式有效因为较高的C-state会将处理器部分未使用的核心置于非活动状态，剩余核心的时钟频率将会大大提高以提升工作负载性能（这是以核心功率更高以及散热更多为代价）。但是当所有的核心正常运行时，加速模式可能无法显著提高时钟频率，效果有限。

同样，当处理器从C-state返回后不依赖于处理器多线程的工作负载可能会对这类延迟相当敏感，因此在启用C-state时，加速模式可能不会对多线程工作负载有什么好处。在这种情况下，可能有必要在BIOS中禁用C-state。

电源配置的任一更改应该包括在变更前后进行仔细的基准测试以评估工作负载的性能。这样IT专业人员能够对功率配置的影响进行评估并确定功率节省效益和工作负载性能的显著降低相比是否有价值。另外还需要记住一个设置可能并不适用于所有的服务器，关键业务服务器可以被配置为高性能模式，重要性较低的服务器可能能够使用平衡或者低功率模式。