1.簡介

bios里面設置performance，包括多項調整，cpu只是其中一項，其他調整項，不同廠家不同，大致包括內存頻率，ACPI T-States，散熱策略，monitor/mwait等；

系統里面可以將cpu的性能調至最優，主要是pstate, cstate及monit/mwait這幾項，其他方面目前看無法調整；

2.Kernel cpu頻率調整策略

• 控制cpu頻率的kernel cpufreq driver分兩種acpi cpufreq和intel pstate.
• 在centos7上，針對Intel Xeon E系列及更新的cpu，默認是使用intel pstate控制cpu的頻率，較新的cpu若支持hwp（hardware-managed P-states），則可根據driver配置的頻率值硬件自動進行調節，否則軟件會根據算法選擇頻率（注：配置和讀取頻率信息都是通過相關的MSR）；
• 經簡單測試，skylake之前不支持hwp，從skylake開始支持hwp；
• 不支持hwp的cpu，根據intel pstate代碼，最快10ms（可通過/sys/kernel/debug/pstate_snb/sample_rate_ms調整這個時間）會根據算法調整一次頻率，參考kernel函數：intel_pstate_init_cpu；
• 通過intel pstate不可能將cpu控制在某一頻率，真正的運行頻率是cpu本身決定的，通過pstate設置的值僅是代表性能高低。參考kernel文檔: Documentation\cpu-freq\intel-pstate.txt 有如下內容：“For contemporary Intel processors, the frequency is controlled by the processor itself and the P-states exposed to software are related to performance levels. The idea that frequency can be set to a single frequency is fiction for Intel Core processors. Even if the scaling driver selects a single P state the actual frequency the processor will run at is selected by the processor itself.”

若intel pstate使用了hwp，則通過dmesg可查到如下信息：

[root@A01-R06-I12-98-BHD8HP2 cpufreq]# dmesg
[ 3.843891] Intel P-state driver initializing.
[ 3.846331] intel_pstate: HWP enabled

3.Kernel idle實現

• 當前系統idle driver分兩種acpi idle及intel idle，同時cstate也分intel cstate與acpi cstate，有一定的對應關系，但不完全一樣。
• 如果當前系統使用的idle是intel idle, 則可在如下路徑：/sys/devices/system/cpu/cpu*/cpuidle/state* 查詢cstate名稱，延時，存在時間等信息。
• centos intel idle driver默認使用monitor/mwait 進入cstate，喚醒時間相對ioport方式更快，（acpi idle driver進入cstate時，可選擇使用mwait或ioport方式）；
• C0-C6 latency從0到上百微秒，級別越高，延時越大，喚醒時間越長；
• 可通過在kernel啟動參數中添加max_cstate=<*> 來設置cpu使用的最大cstate級別；

1）cstate簡介

為了在CPU空閑時節約能源，可以使用命令讓CPU進入低功耗模式。每個CPU都有幾種功耗模式，它們統稱為“C-State”或“C-模式”。它們從C0開始編號，C0是正常的CPU操作模式，即CPU完全開啟。C編號越高，CPU睡眠模式越深，也就是說關閉的電路和信號更多，CPU需要更多時間才能恢復到C0，即喚醒。

在下面的表中，列舉了一些C-State模式。模式C1到C3的工作方式基本上是切斷CPU內使用的時鐘信號，而模式C4到C6的工作方式是降低CPU電壓。“增強”模式可以同時執行這兩個操作。具體的實現每款cpu都不太一樣，具體實現哪些cstate也不確定，依具體型號而定。

4.相關kernel啟動參數

• max_cstate=1         //設置為0時,會使用acpi idle driver, 設置為1時, idle僅進入C1
• intel_pstate=disable/no_hwp   //disable:配置kernel不使用intel_pstate而是使用acpi driver, no_hwp: 不使用cpu的hwp功能
• max_cstate=0           //使用acpi idle driver時生效
• idle=halt/nomwait                    //配置此參數后，不再使用intel_idle driver，而是使用acpi idle driver，=halt時，不會進入C2/C3，=nowait時， 在進入c1-state時不使用mwait命令，而是halt命令，在進入c2/c3時，使用ioport指令

5.Centos內調整cpu性能

通過cpupower控制pstate及cstate:

• cpupower -c all frequency-set -g performance    //調整cpu pstate到最高性能
• cpupower -c all frequency-info -wm                     //查看cpu頻率
• cpupower -c all idle-set -D 3                                 //關閉latency大于等于3的所有cstate
• cpupower idle-info                                                //查看cpu cstate狀態信息
• cpupower monitor -i 10                                         //監控cpu 10s內平均頻率與各cstate百分比

通過sys接口控制pstate及cstate:

• echo 100 > /sys/devices/system/cpu/intel_pstate/min_perf_pct                  //調整driver能設置的最低性能為100%
• echo 1 | tee -a /sys/devices/system/cpu/cpu[0-9]*/cpuidle/state2/disable  //通過sys接口手動關閉cstate-2

6.推薦配置參數

根據上述分析，以DELL R640為例，有兩種配置比較適合線上機器：

1）兼顧性能及功耗：

調整pstate為powersave模式，同時只開啟c1-state, 其它都關閉，可讓所有cpu工作在基頻及以上頻率，如gold 6148基頻2.6G，作如下配置后，所有cpu頻率都在2.6G左右；

cpupower -c all frequency-set -g powersave

cpupower -c all idle-set -D 3                             //-D之后的值為/sys/devices/system/cpu/cpu0/cpuidle/state1/latency的值+1

2）偏重于性能：

調整pstate為performance模式，同時只開啟c1-state, 其它都關閉，可讓所有cpu工作在較高的頻率，如gold 6148基頻2.6G，作如下配置后，所有cpu頻率都在3.1G左右；

cpupower -c all frequency-set -g performance

cpupower -c all idle-set -D 3                               //-D之后的值為/sys/devices/system/cpu/cpu0/cpuidle/state1/latency的值+1

設置為上述工作模式后，有兩個缺點:

1）所有cpu頻率都比較高,但是最高頻率沒有打開所有cstate時高, 因為打開所有cstate時，部分cpu頻率很低，部分cpu頻率就可以變的很高；

2）cpu電源消耗較大,不確定cpu及服務器能否長時間穩定工作；