隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模的不斷增長(zhǎng)，能耗問(wèn)題凸顯，能耗問(wèn)題已經(jīng)成為制約數(shù)據(jù)中心發(fā)展的關(guān)鍵因素。能耗基本占用了數(shù)據(jù)中心一半的運(yùn)行成本，大大降低了數(shù)據(jù)中心的盈利能力。一方面，數(shù)據(jù)中心規(guī)模越來(lái)越大，設(shè)備數(shù)量不斷增多和處理能力的不斷增強(qiáng)，帶來(lái)了更多的能量消耗；另一方面，設(shè)備數(shù)量越多，需要冷卻的設(shè)施開(kāi)銷就越大，一般計(jì)算資源每消耗1瓦電能，就需要額外的0.5~1瓦電能進(jìn)行冷卻。數(shù)據(jù)中心已經(jīng)意識(shí)到了能耗問(wèn)題，必須采取必要的節(jié)能手段。否則，數(shù)據(jù)中心再這樣建設(shè)下去，將入不敷出，數(shù)據(jù)中心建的規(guī)模越大虧損的越厲害。其實(shí)，在數(shù)據(jù)中心節(jié)能上，已經(jīng)有很多文章可做，包括硬件、軟件、算法設(shè)計(jì)、機(jī)房環(huán)境設(shè)計(jì)等等，從不同角度出發(fā)都可以有一些值得借鑒的節(jié)能方法。那么若僅從軟件方面考慮，有哪些節(jié)能的行之有效方法呢？本文將針對(duì)軟件節(jié)能技術(shù)擴(kuò)展講來(lái)，介紹其中一二。

軟件節(jié)能的主要出發(fā)點(diǎn)是數(shù)據(jù)中心里有成千上萬(wàn)臺(tái)的設(shè)備，在不同時(shí)刻不同業(yè)務(wù)情況下，每臺(tái)設(shè)備的工作繁忙程度都不同，如果能將這些資源有效利用起來(lái)，讓這些設(shè)備工作起來(lái)更有效率，從而起到節(jié)能的目的。比如數(shù)據(jù)中心里的服務(wù)器，所有服務(wù)器并不是一直都處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，尤其是在夜晚和凌晨用戶較少的時(shí)候，許多樹脂型的負(fù)載相當(dāng)?shù)停幱诳臻e狀態(tài)的服務(wù)器與工作狀態(tài)的服務(wù)器功耗幾乎沒(méi)有差別，大量的計(jì)算資源和能量被白白浪費(fèi)掉。還比如設(shè)備的風(fēng)扇，如果機(jī)房?jī)?nèi)溫度較高，風(fēng)扇持續(xù)處于高速狀態(tài)，這樣必然增加能耗，這也是很多數(shù)據(jù)中心保持內(nèi)部恒溫在24度左右的環(huán)境的原因，讓設(shè)備風(fēng)扇處于低轉(zhuǎn)狀態(tài)，設(shè)備處于這樣的溫度環(huán)境中，硬件也不易出現(xiàn)老化。數(shù)據(jù)中心的功能主要由CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等幾個(gè)部分組成，軟件節(jié)能技術(shù)也是從這些方面逐一入手。

部件節(jié)能算法

所有的設(shè)備都需要有CPU，而CPU也是一個(gè)消耗能量比較顯著的器件，通過(guò)對(duì)CPU的能耗進(jìn)行有效管理，從而達(dá)到降耗目的。比如對(duì)CPU進(jìn)行節(jié)能狀態(tài)的設(shè)計(jì)，當(dāng)CPU處于空閑狀態(tài)時(shí)，及時(shí)進(jìn)入休眠或者關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)需要運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，自動(dòng)喚醒即可。當(dāng)CPU進(jìn)行休眠或者關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)調(diào)整電壓和頻率，從而達(dá)到降耗目的。當(dāng)然，這個(gè)過(guò)程要靠復(fù)雜的算法來(lái)完成，通過(guò)算法來(lái)自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)CPU的自動(dòng)調(diào)節(jié)，達(dá)到節(jié)能目的。不僅是CPU，內(nèi)存、存儲(chǔ)部件等都可以實(shí)現(xiàn)，通過(guò)動(dòng)態(tài)的能效管理，有效提升這些能耗部件的運(yùn)行效率，在空閑和繁忙之間自如切換，降低設(shè)備運(yùn)行時(shí)的能耗。其實(shí)很多設(shè)備在大部分時(shí)間里都有空閑狀態(tài)，通過(guò)這些能效管理，真正能夠降低每臺(tái)設(shè)備的能耗。

資源優(yōu)化整合

數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)依賴的主要資源就是計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)三大資源，而這些寶貴資源在很多數(shù)據(jù)中心里都存在浪費(fèi)現(xiàn)象。隨便登陸幾臺(tái)設(shè)備查一查就知道，大部分的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備端口帶寬都維持在50%以下，大部分的服務(wù)器CPU都低于30%，大量的資源被閑置。當(dāng)然，數(shù)據(jù)中心這樣做也有苦衷，每當(dāng)重大活動(dòng)、節(jié)日訪問(wèn)數(shù)據(jù)中心的流量增加很多，如果不做些冗余，這些時(shí)候數(shù)據(jù)中心根本撐不住，所以將數(shù)據(jù)中心按照高業(yè)務(wù)容量來(lái)設(shè)計(jì)也是必須的。這時(shí)對(duì)這些資源進(jìn)行優(yōu)化整合就非常有意義了，這里主要依靠的是虛擬化技術(shù)，通過(guò)虛擬化將計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)等資源集中起來(lái)，統(tǒng)一分配，避免硬件資源過(guò)渡部署和利用率不足。比如通過(guò)虛擬化技術(shù)可以把多個(gè)負(fù)載整合到同一個(gè)物理機(jī)上，關(guān)閉空閑的物理機(jī)，達(dá)到節(jié)能目的。當(dāng)當(dāng)前的資源無(wú)法滿足時(shí)，再將空閑的物理機(jī)重新利用起來(lái)，通過(guò)資源的優(yōu)化整合，提升資源的使用率，節(jié)約數(shù)據(jù)中心能耗，減少數(shù)據(jù)中心占用空間。

云平臺(tái)綜合管理

將數(shù)據(jù)中心能耗納入云平臺(tái)管理，對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)中心能耗狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控和管理。所有設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)都要消耗能量，同時(shí)所有設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)也需要散熱，制冷又需要消耗能量，在這個(gè)過(guò)程中，在不影響業(yè)務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，如何保持最低的能耗量，可以通過(guò)云平臺(tái)來(lái)有效管理。在云平臺(tái)上看到的就是各種資源的消耗情況，有計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)資源，也有能耗資源。在業(yè)務(wù)量并沒(méi)有增加的情況下，各種資源消耗也沒(méi)有增長(zhǎng)時(shí)，如果能耗資源在不斷增加，就需要排查原因，通過(guò)調(diào)整恢復(fù)到正常狀態(tài)。當(dāng)有業(yè)務(wù)增加時(shí)，能耗資源必然增加，但通過(guò)云平臺(tái)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，比如適當(dāng)提升室內(nèi)運(yùn)行溫度，提升服務(wù)器運(yùn)行CPU利用率，盡量保持當(dāng)前的能耗水平，這個(gè)過(guò)程完全可以通過(guò)提前設(shè)置好運(yùn)行參數(shù)，交由云平臺(tái)自己完成。現(xiàn)有一種叫DCIM（數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施管理軟件）的軟件，它甚至可以為數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)高達(dá)30%的節(jié)能效果。這里還有很多種節(jié)能算法，在各種論文、報(bào)刊上都有提及。比如基于超圖的存儲(chǔ)優(yōu)化算法，網(wǎng)絡(luò)感知節(jié)能調(diào)度算法DENS，功率封頂技術(shù)等等，通過(guò)這些優(yōu)化算法，對(duì)數(shù)據(jù)中心各個(gè)環(huán)節(jié)都有節(jié)能優(yōu)化，同時(shí)也可以對(duì)數(shù)據(jù)中心整體的綜合能耗進(jìn)行整體管理和監(jiān)控，并可以自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而達(dá)到降低能耗的目的。

軟件在數(shù)據(jù)中心節(jié)能中逐漸扮演了一個(gè)非常重要的角色，數(shù)據(jù)中心中軟件主要是用來(lái)操控硬件，給硬件下達(dá)啟動(dòng)程序的指令，達(dá)到降耗目的。如果軟件可以使硬件以更少的能源消耗傳遞更出色的性能，那么在不增加任何成本的情況下，讓數(shù)據(jù)中心的能耗逐年降低，這是大家都希望看到的結(jié)果。