Kepler 能源来源
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背景
RAPL - 运行平均功率限制
Intel 的运行平均功率限制（Running Average Power Limit，RAPL）是一个硬件功能， 允许监控 CPU 芯片不同域、连接的 DRAM 和片上 GPU 的能耗。该功能在 Intel 的 Sandy Bridge 架构中首次引入，并在 Intel 后续处理器架构版本中不断演进。通过 RAPL， 可以编程方式实时获取 CPU 封装及其组件以及 CPU 管理的 DRAM 内存的功耗数据。
RAPL 提供两种不同的功能：
- 允许以非常精细的粒度和高采样率测量能耗。
- 允许限制（或上限）处理器内不同组件的平均功耗，这也限制了处理器的热输出。
Kepler 利用了能耗测量功能。
RAPL 支持多个功率域。RAPL 功率域是在功率管理方面具有物理意义的域 （例如，处理器封装、DRAM 等）。每个功率域报告该域的能耗。
RAPL 为测量和限制能耗提供以下功率域：
- 封装：封装（PKG）域测量整个插槽的能耗。它包括所有内核、集成显卡以及 非内核组件（最后级缓存、内存控制器）的消耗。
- 功率平面 0（PP0）：测量插槽上所有处理器内核的能耗。
- 功率平面 1（PP1）：测量插槽上处理器显卡（GPU）的能耗（仅限桌面型号）。
- DRAM：测量连接到集成内存控制器的随机存取内存（RAM）的能耗。
不同功率域的支持因处理器型号而异。
读取能量值
Kepler 按以下优先级顺序选择使用一种能源来源：
- Sysfs
- MSR
- Hwmon
使用 RAPL Sysfs
从 Linux 内核版本 3.13 开始，可以使用功率限制框架[2] 读取 RAPL 值。
Linux 功率限制框架通过 sysfs 以对象树的形式向用户空间公开功率限制设备。
此 sysfs 树挂载在 /sys/class/powercap/intel-rapl。当 RAPL 可用时，
此路径存在，Kepler 从该路径读取能量值。
使用 RAPL MSR（模型特定寄存器）
RAPL 能量计数器可以通过模型特定寄存器（MSR）访问。计数器是 32 位寄存器， 指示自处理器启动以来消耗的能量。计数器大约每毫秒更新一次。能量以模型特定 能量单位的倍数计算。Sandy Bridge 使用 15.3 微焦耳的能量单位，而 Haswell 和 Skylake 使用 61 微焦耳的单位。在进行能量计算之前，可以从特定的 MSR 读取单位。
在 Linux 上可以使用内核中的 msr 驱动程序直接访问 MSR。直接从 MSR 读取 RAPL
域值需要检测 CPU 型号并在读取 RAPL 域之前读取 RAPL 能量单位。一旦检测到 CPU
型号，就可以通过读取相应的 MSR 状态 寄存器按 CPU 封装读取 RAPL 域。
RAPL 事件报告基本上有两种类型的事件： 静态事件：热规格、最大和最小功率上限以及时间窗口。 动态事件：来自芯片的 RAPL 域能量读数，如 PKG、PP0、PP1 或 DRAM
使用内核驱动程序 Xgene-hwmon
使用 Xgene-hwmon 驱动程序，Kepler 从 APM X-Gene SoC 读取功率。它支持读取 以微瓦为单位的 CPU 和 IO 功率。
使用 eBpf perf 事件
在 Kepler 中未使用。
使用 PAPI 库
性能应用程序编程接口（Performance Application Programming Interface，PAPI） 在 Kepler 中未使用。
所需权限
Sysfs（powercap）
使用 powercap 驱动程序需要 root 访问权限。
MSR
使用 msr 驱动程序需要 root 访问权限。
参考资料
[1] RAPL in Action: Experiences in Using RAPL for Power Measurements
[2] RA Power Capping Framework