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【节能之路】发展云计算 节能已是迫在眉睫

2015-07-27 16:34来源:光明日报关键词:云计算节能模式云管理收藏点赞

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A.能耗的根源

云计算系统有几个不可或缺的部分。首先,它需要大量的硬件设备来存储并处理数据。这些硬件设备包括放置在机柜内的计算和存储服务器,以及处理器、内存、硬盘等服务器组件。其次,在服务器之间,服务器与用户之间需要连接,所以网络也必不可少,它是连接用户与计算、存储等云资源的桥梁。此外,数据中心还需要专门的软件来监控和管理云计算的基础设施,这些软件就是云管理系统(简称CMS)。最后,云服务商还需要安装合适的应用软件,帮助用户使用云服务。

这几个部分都需要消耗大量的能源,也都会损失和浪费很多能源,比如在夜间温度较低时,散热系统仍在全速运行,或者系统在运行,却没有为用户提供服务。2003年,单机柜服务器的功率密度在0.25千瓦到1.5千瓦之间,而到了2014年,这个数字上升至10千瓦,预计到2020年会上升至30千瓦。而且,大多数服务器空载时的功率超过峰值功率的50%,服务器的平均利用率一般只有10%到50%。因此,一部只以20%性能运行的服务器的能耗,可能相当于它满载时能耗的80%。考虑到仅在2013年最后一个季度,新服务器的出货量就超过250万台,提高服务器的能效就成为第一要务。

而在网络环节,主要有3个地方会消耗能源:数据中心内部的连接、不同数据中心间的网络连接,以及让外部用户访问的固定网络和无线网络。在目前的数据中心,网络成本占所有运营费用的10%,这个数字还可能随着互联网流量的增加上涨到50%。

如果服务器空载,就会耗费大量能源。如果网络架构不适合云应用,信息的传输途径也会发生改变,网络的某些部分就无法得到充分利用,能源浪费就会加剧。

由于信息技术的能耗越来越高,在数据中心的设备中,监控和管理云计算的基础设施就变得很重要,云管理系统的作用就是提高数据中心的能效。如果使用不当,云管理系统本身也会浪费能源。应用设备(如Java虚拟机)的运行通常都会产生日常能源消耗,如果应用设备性能不佳,就需要更多服务器,消耗更多的能源。

B.硬件优化之路

提高能效的第一步是升级网络设备,增加节能模式,减少网络设施在未被充分使用时的耗电量。如果能把未使用的端口、连接和交换机完全关闭,它们就不会因为空转而耗能了。

升级后,设备的热载荷也会下降,这又会降低散热系统的能耗,提升系统的稳定性。不过,只调整网络设备是不够的,因为当网络连通性降低时,系统性能也会下降。所以,还需要调整网络结构,让网络流量可以沿着多个路径传播,或只通过少数几个高能耗的关键路径发送,而网络中的其他部分则进入低能耗模式。这种方案还可用于数据中心间的网络,充分挖掘网络带宽,因为批量传输所需的成本比单独传输要低。

除了降低数据传输的能耗,优化网络结构还可以降低基站的发射功率——基站是云端与终端之间传输信息的桥梁。连接手机的大型基站覆盖面积较大,基站和手机间的距离通常也很远,所以需要相当大的发射功率,才能保证大范围内的手机通信,但这样一来,能耗无疑很高。为了降低能耗,我们可以充分利用与用户更近的小型基站。现有的研究表明,在城市地区使用小型基站,可以使空载模式下的能耗降低至原来的1/46。

原标题:发展云计算 节能已是迫在眉睫
投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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