綠色計算架構
作者 Abel Avram譯者 張龍
【整理】：Ackarlix
綠色計算正變得越來越重要。系統架構師需要考慮能量消耗並找到降低消耗的辦法：系統虛擬化、服務器合併、數據中心中靈敏的個體位置等等。
The Architecture Journal最近討論的議題就是綠色計算。微軟平臺架構組的主架構師Lewis Curtis將該主題分爲以下5個領域：
• 物理性。Genome研究項目（在Wireless Sensor Network for Data Center Monitoring中有所介紹）使用了無線傳感器網絡中的熱導數據來優化數據中心設計和服務器供應以避免整個數據中心過低的溫度。
• 操作系統。硬件資源通常根據最差情況（發生的概率很低）進行分配。這導致的結果就是有90%的資源沒有得到充分利用。
• 可支撐的智能。能量使用圖（Energy Usage Profile，即EUP）是度量各個領域如硬件、操作系統、用戶及應用等能量消耗的基本工具。
• 應用開發。當前討論的綠色計算主要關注於平臺、硬件和數據中心。然而，低效的應用如不理想的算法以及共享資源（會導致競爭）利用的不充分卻是高CPU使用率的罪魁禍首，當然也就導致了能量消耗。
• 雲。在這個範圍內，這些模型[雲計算]對組織起到了鞏固的作用，它極有可能大大降低消耗，因爲Internet範圍內的數據中心（服務位於其中）可以高效使用共享資源（服務器、存儲、冷卻機制等等）。
在一篇名爲“Green Maturity Model for Virtualization”的文章中，Kevin Francis和Peter Richardson談到了如何利用虛擬化來降低能量消耗。他們列舉出了四類計算：本地、邏輯、數據中心和雲計算，其中雲計算提供了最高級的虛擬化形式，因此也代表了最棒的綠色計算：
雲計算成就了計算領域中下一代重要的內容——有趣的架構、來自於貨幣方面的巨大潛力以及非常真實的方案以提供對環境更加友好的計算平臺。
在轉向虛擬化的過程中最小的收穫在於測試、開發和其他不常使用的計算機。將這些機器遷移到單獨的虛擬化環境中會降低內存的使用，也會降低單個服務器所消耗的熱量和能量。
Rajesh Chheda、Dan Shookowsky、Steve Stefanovich及Joe Toscano 在其文章“Profiling Energy Usage for Efficient Consumption”中分析了每個硬件組件會消耗多少能量並計算了通過虛擬化、優化以及停止不必要的服務後能節省多少能量。單個Dell PowerEdge M600刀片服務器在空閒時大約會消耗380W，在有負載時會消耗450W。每年總的能量消耗大約爲$300，這相當於7,700磅的CO2。考慮到一個公司會有一打，幾百甚至上千個這樣的服務器，因此能量的需求會變得越來越多，這樣CO2的排放量也會變得很高。下面是降低能量消耗的幾個步驟：
• 清楚你的硬件及其能量使用。
• 清楚你的操作系統及其能量使用。
• 清楚你的應用及其能量使用。
• 清楚你的應用的外在影響。
綠色計算的另一種方式是去分析數據中心會使用多少能量。通過分析數據中心的熱成象，我們會清楚哪個單元會產生更多的熱量，哪個不會那麼熱。然後可以安排這些單元以通過直接影響熱量消耗來優化熱量的生成及散發。這就是微軟的數據中心Genome項目所做的事情。根據文章“Project Genome”所引用的一份EPA報告所述，“2006年，光是美國數據中心自己就消耗了610億kWh——這些能量足夠580萬個中等家庭所用了”，而到2011年，消耗的能量將翻一番，因此我們可以理解爲何要清楚並降低數據中心的能量消耗。
目前綠色計算已經變得很必要了，同時它將在未來變得越來越重要，因爲能量消耗的增加會導致CO2排放量的增加，而根據很多科學家所述，這會導致全球變暖。計算機科學家將在綠色計算中扮演重要的角色，也會爲獲得地球上更美好的生活而做出積極的貢獻。