隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模的不斷增長，能耗問題凸顯，能耗問題已經(jīng)成為制約數(shù)據(jù)中心發(fā)展的關鍵因素。能耗基本占用了數(shù)據(jù)中心一半的運行成本，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)模越來越大，設備數(shù)量不斷增多和處理能力的不斷增強，帶來了更多的能量消耗；另一方面，設備數(shù)量越多，需要冷卻的設施開銷就越大，一般計算資源每消耗1瓦電能，就需要額外的0.5~1瓦電能進行冷卻。數(shù)據(jù)中心已經(jīng)意識到了能耗問題，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，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、算法設計、機房環(huán)境設計等等，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？本文將針對軟件節(jié)能技術擴展講來，介紹其中一二。

軟件節(jié)能的主要出發(fā)點是數(shù)據(jù)中心里有成千上萬臺的設備，在不同時刻不同業(yè)務情況下，每臺設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，讓這些設備工作起來更有效率，從而起到節(jié)能的目的。比如數(shù)據(jù)中心里的服務器，所有服務器并不是一直都處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)，尤其是在夜晚和凌晨用戶較少的時候，許多樹脂型的負載相當?shù)?，而處于空閑狀態(tài)的服務器與工作狀態(tài)的服務器功耗幾乎沒有差別，大量的計算資源和能量被白白浪費掉。還比如設備的風扇，如果機房內(nèi)溫度較高，風扇持續(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，讓設備風扇處于低轉(zhuǎn)狀態(tài)，設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、網(wǎng)絡等幾個部分組成，軟件節(jié)能技術也是從這些方面逐一入手。

部件節(jié)能算法

所有的設備都需要有CPU，而CPU也是一個消耗能量比較顯著的器件，通過對CPU的能耗進行有效管理，從而達到降耗目的。比如對CPU進行節(jié)能狀態(tài)的設計，當CPU處于空閑狀態(tài)時，及時進入休眠或者關閉狀態(tài)，當需要運轉(zhuǎn)時，自動喚醒即可。當CPU進行休眠或者關閉狀態(tài)時，自動調(diào)整電壓和頻率，從而達到降耗目的。當然，這個過程要靠復雜的算法來完成，通過算法來自動控制，實現(xiàn)CPU的自動調(diào)節(jié)，達到節(jié)能目的。不僅是CPU，內(nèi)存、存儲部件等都可以實現(xiàn)，通過動態(tài)的能效管理，有效提升這些能耗部件的運行效率，在空閑和繁忙之間自如切換，降低設備運行時的能耗。其實很多設備在大部分時間里都有空閑狀態(tài)，通過這些能效管理，真正能夠降低每臺設備的能耗。

資源優(yōu)化整合

數(shù)據(jù)中心業(yè)務運轉(zhuǎn)依賴的主要資源就是計算、網(wǎng)絡和存儲三大資源，而這些寶貴資源在很多數(shù)據(jù)中心里都存在浪費現(xiàn)象。隨便登陸幾臺設備查一查就知道，大部分的網(wǎng)絡設備端口帶寬都維持在50%以下，大部分的服務器CPU都低于30%，大量的資源被閑置。當然，數(shù)據(jù)中心這樣做也有苦衷，每當重大活動、節(jié)日訪問數(shù)據(jù)中心的流量增加很多，如果不做些冗余，這些時候數(shù)據(jù)中心根本撐不住，所以將數(shù)據(jù)中心按照高業(yè)務容量來設計也是必須的。這時對這些資源進行優(yōu)化整合就非常有意義了，這里主要依靠的是虛擬化技術，通過虛擬化將計算、網(wǎng)絡和存儲等資源集中起來，統(tǒng)一分配，避免硬件資源過渡部署和利用率不足。比如通過虛擬化技術可以把多個負載整合到同一個物理機上，關閉空閑的物理機，達到節(jié)能目的。當當前的資源無法滿足時，再將空閑的物理機重新利用起來，通過資源的優(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。

云平臺綜合管理

將數(shù)據(jù)中心能耗納入云平臺管理，對整個數(shù)據(jù)中心能耗狀態(tài)進行動態(tài)監(jiān)控和管理。所有設備運轉(zhuǎn)都要消耗能量，同時所有設備運轉(zhuǎn)也需要散熱，制冷又需要消耗能量，在這個過程中，在不影響業(yè)務運轉(zhuǎn)的情況下，如何保持最低的能耗量，可以通過云平臺來有效管理。在云平臺上看到的就是各種資源的消耗情況，有計算、網(wǎng)絡和存儲資源，也有能耗資源。在業(yè)務量并沒有增加的情況下，各種資源消耗也沒有增長時，如果能耗資源在不斷增加，就需要排查原因，通過調(diào)整恢復到正常狀態(tài)。當有業(yè)務增加時，能耗資源必然增加，但通過云平臺的自動調(diào)節(jié)，比如適當提升室內(nèi)運行溫度，提升服務器運行CPU利用率，盡量保持當前的能耗水平，這個過程完全可以通過提前設置好運行參數(shù)，交由云平臺自己完成?，F(xiàn)有一種叫DCIM（數(shù)據(jù)中心基礎設施管理軟件）的軟件，它甚至可以為數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)高達30%的節(jié)能效果。這里還有很多種節(jié)能算法，在各種論文、報刊上都有提及。比如基于超圖的存儲優(yōu)化算法，網(wǎng)絡感知節(jié)能調(diào)度算法DENS，功率封頂技術等等，通過這些優(yōu)化算法，對數(shù)據(jù)中心各個環(huán)節(jié)都有節(jié)能優(yōu)化，同時也可以對數(shù)據(jù)中心整體的綜合能耗進行整體管理和監(jiān)控，并可以自動調(diào)節(jié)，從而達到降低能耗的目的。

軟件在數(shù)據(jù)中心節(jié)能中逐漸扮演了一個非常重要的角色，數(shù)據(jù)中心中軟件主要是用來操控硬件，給硬件下達啟動程序的指令，達到降耗目的。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。