OPTKIT: CPU Kodunuzun Yeşil Potansiyelini Ortaya çıkarın

Yazılımda enerji tüketiminin analizi, geleneksel olarak performans analizinin gerisinde kalmıştır. Ancak, artan çevresel farkındalık, gelişen yüksek performanslı systemler ve veri merkezleri, güç sınırlı, iot, mobil, dizi üstü bilgisayarlar vb. cihazlardaki enerji tüketiminin optimize edilmesi gibi sebepler bu alana olan ilgiyi arttırmıştır. Performans analizi geniş bir araç yelpazesi sunarken, yazılım enerji verimliliği için özel olarak tasarlanmış araçlar sınırlıdır hatta pek fazla yoktur. Bu çalışma, yazılım çalışma zamanının enerji analizi ve optimizasyonu için tasarlanmış özel bir kütüphane ve araç seti olan Optimizer Toolkit (optkit)'i tanıtmaktadır. optkit, pmu ve rapl için perf_event_open çekirdek çağrısını ve CPU frekans işlemleri için msr-safe'i kullanır. Araç içinde, kullanıcıların herhangi bir eylemde bulunmadan önce cpu, enerji ve performans ile ilgili her şeyi sorgulayabileceği Query* sınıfları bulunmaktadır. optkit kullanıcıların optimizasyon sürecini kolaylaştırmalarına yardımcı olan faydalı ekstra araçlarla birlikte gelir. Bu çalışmada, optkit kullanarak bir sistemin enerji tüketimini değerlendirmeyi ve belirli bir uygulamada çekirdek sayısını artırarak veya azaltarak bu tüketimi azaltma potansiyelini araştırıyoruz. Daha sonra, bu verileri uygulamalar eş zamanl çalştrarak enerji tüketimini daha da minimize etmek amacyla kullanyoruz. Alternatif bir senaryoda ise, CPU frekansının enerji tüketimi üzerindeki etkilerini analiz ediyoruz ve çalışma süresinde optimal frekansı dinamik olarak belirleyip enerji tasarrufunu maksimize etmek için frekans ayarlama yöntemleri geliştiriyoruz. Tüm uygulamaların doğrusal olarak ölçeklenmediğini ve uygun kaynak tahsisinin daha iyi enerji tasarrufu sağladığını buluyoruz. Atanmamış kaynakları kullanarak uygulamaları birlikte zamanlamak, genellikle seri yürütme eşdeğerlerinden daha fazla enerji tasarrufu sağlar. En iyi frekansı manuel olarak bulmak en yüksek enerji tasarrufunu sağlasa da, otomatik yaklaşımımız normal uygulama yürütmesine kıyasla %31.83'e kadar enerji tasarrufu sağlamaktadır.