速度快但效率低：主机网络技术的能耗分析及其影响

《Proceedings of the ACM on Networking》：Fast but Wasteful: Power Analysis and Implications of Host Networking

主机端CPU频率缩放对数据中心网络性能与能耗的影响研究。分析Linux TCP/IP栈和RoCEv2 RDMA两种通信原语，发现未核心过高频率导致46.1%功耗浪费，优化后吞吐量下降<11.6%。研究揭示核心/未核心协同调度机制对能效的关键作用。

　　

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随着数据中心网络向超高速链接发展，主机端数据包处理的能耗问题变得越来越重要。虽然之前的研究已经详细分析了网络堆栈的性能开销，但能源效率机制与网络之间的相互作用仍缺乏探索。本文系统地研究了CPU频率调整（包括核心和非核心部分）对主机网络性能和功耗的影响。我们分析了现代数据中心中的两种主要通信协议：Linux TCP/IP堆栈和RoCEv2 RDMA。研究发现，非核心组件的运行频率过高，导致整个系统的功耗显著增加；此外，Linux的核心频率调整机制在确定目标频率时存在优化不足的问题。通过限制非核心组件的运行频率，我们实现了高达46.1%的功耗节省，同时TCP基于键值存储的工作负载的吞吐量仅下降了11.6%左右。非核心组件的作用在RDMA中同样重要：其卸载设计减少了CPU的负载，但高带宽工作负载仍会引发非核心组件的功耗。

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