解析數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備節(jié)能新技術(shù) 

隨著互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，數(shù)據(jù)中心數(shù)量和規(guī)模迅速增長(zhǎng)，能耗問(wèn)題日益突出，數(shù)據(jù)中心如何進(jìn)行節(jié)能已經(jīng)成為了一個(gè)老生常談的話(huà)題，各路專(zhuān)家、學(xué)者都曾紛紛拋出了多種節(jié)能的技術(shù)。數(shù)據(jù)中心本身是一個(gè)包含多種電子設(shè)備的信息系統(tǒng)，降低任意一個(gè)環(huán)節(jié)的能耗，都能夠達(dá)到節(jié)能的目的，因此關(guān)于數(shù)據(jù)中心節(jié)能的方法也是五花八門(mén)，有從空調(diào)系統(tǒng)考慮的，也有從服務(wù)器考慮的，也有從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備考慮的，這些節(jié)能技術(shù)是降低數(shù)據(jù)中心能耗的基石。作為一個(gè)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究者，本文想從數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備入手，講述一些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所能實(shí)現(xiàn)的、先進(jìn)理念的節(jié)能技術(shù)。
 
網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)適配技術(shù)
 
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和我們?nèi)粘Ｓ玫碾娔X一樣，電腦忙的時(shí)候風(fēng)扇、CPU都在拼命運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)然耗電量就會(huì)大大增加，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也是如此。在不降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處理能力的情況下，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整路由協(xié)議也可以達(dá)到節(jié)能的目的。數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)并不是平穩(wěn)的，而是不斷變化的，每天每月甚至每一年流量都有洪峰和低谷，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備根據(jù)流量大小來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整路由，就可以避免出現(xiàn)大馬拉小車(chē)的現(xiàn)象。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載變化動(dòng)態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)接口速率，也可以通過(guò)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)設(shè)備負(fù)載動(dòng)態(tài)調(diào)整處理器的電壓與頻率，提高處理器能效。這種調(diào)整技術(shù)對(duì)軟件處理能力要求比較高，實(shí)現(xiàn)軟硬件的聯(lián)動(dòng)。這種技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的風(fēng)扇上已經(jīng)廣泛實(shí)現(xiàn)，通過(guò)設(shè)備內(nèi)部各個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度傳感器，監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行溫度，當(dāng)溫度超過(guò)軟件設(shè)定的閾值時(shí)，就可以將對(duì)應(yīng)區(qū)域的風(fēng)扇扇葉進(jìn)行高低調(diào)速，所以使局部區(qū)域的溫度保持在正常范圍內(nèi)。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載或者處理器電壓來(lái)調(diào)節(jié)技術(shù)和風(fēng)扇調(diào)速的目的如出一轍，只是實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜，要軟件全面監(jiān)測(cè)整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)綜合評(píng)估，避免影響業(yè)務(wù)是前提，然后才是調(diào)節(jié)節(jié)能的動(dòng)作。這項(xiàng)技術(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)階段，如果實(shí)現(xiàn)那將在數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù)方面產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
 
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備協(xié)議節(jié)能
 
這種技術(shù)是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的特點(diǎn)，動(dòng)態(tài)感知網(wǎng)絡(luò)流量的實(shí)時(shí)變化來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整路由，使得在網(wǎng)絡(luò)連通性和網(wǎng)絡(luò)性能等約束條件下使用的網(wǎng)絡(luò)資源最少。這種技術(shù)不再集中于一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，而是從數(shù)據(jù)中心整個(gè)網(wǎng)絡(luò)考慮。將數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)看作一個(gè)整體，對(duì)于外部只有一個(gè)入口和出口，減少出入口之間的路由、鏈路，從而達(dá)到減低能耗的目的。比如：盡量避免大二層級(jí)聯(lián)設(shè)備，盡量都直接和三層核心設(shè)備直連，實(shí)在不行就采用虛擬化將二層設(shè)備虛擬化成一臺(tái)設(shè)備，這樣做的目的就是減少出入口之間的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，經(jīng)過(guò)的設(shè)備和鏈路越少越好，讓每條流量都是在最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)路徑上完成轉(zhuǎn)發(fā)?，F(xiàn)在的數(shù)據(jù)中心強(qiáng)調(diào)大二層，目的就是減少網(wǎng)絡(luò)層數(shù)，讓所有設(shè)備之間都是二層轉(zhuǎn)發(fā)，快速抵達(dá)，這樣做實(shí)際上就是為了減少出入口流量轉(zhuǎn)發(fā)的路徑。在一個(gè)城市里開(kāi)車(chē)，如果從A地到B地，要經(jīng)過(guò)多個(gè)紅綠燈，遇到塞車(chē)，自然速度會(huì)慢，而且更加耗油，就算路修的再寬，隨著車(chē)輛的增多，這種情況遲早還會(huì)出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)也是如此。并不是一味增加網(wǎng)絡(luò)帶寬就能解決一切問(wèn)題，減少出入口之間的路由和鏈路才是根本解決之道。
 
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備休眠技術(shù)
 
和電腦一樣，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也可以考慮引入休眠技術(shù)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或部件處于空閑狀態(tài)時(shí)，可以進(jìn)入一種新的低功耗狀態(tài)，稱(chēng)為“休眠”狀態(tài)。當(dāng)設(shè)備處于工作模式時(shí)，可以迅速地完成流量轉(zhuǎn)發(fā)的任務(wù)，而設(shè)備空閑時(shí)將快速切換到休眠模式，從而減少無(wú)效能耗的浪費(fèi)。然而何時(shí)進(jìn)入休眠，何時(shí)又喚醒是一個(gè)復(fù)雜的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。一般情況下，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不可能像電腦處于完全不運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，流量高峰和低峰時(shí)，設(shè)備都要進(jìn)行流量轉(zhuǎn)發(fā)，所以休眠也并不是完全不工作，只是工作不用那么賣(mài)力而已。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以在接口處增加報(bào)文感知硬件，當(dāng)報(bào)文達(dá)到正在休眠的設(shè)備時(shí)，將會(huì)被軟件感知，隨后立即喚醒設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)，反之依然。休眠技術(shù)可以為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備節(jié)約大量的能耗，避免設(shè)備在業(yè)務(wù)量少時(shí)，空載高速運(yùn)行。
 
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬化
 
虛擬化技術(shù)之所以這么火，除了能給數(shù)據(jù)中心帶來(lái)管理上的便利，更重要的是還能節(jié)約能源。進(jìn)入數(shù)據(jù)中心就會(huì)發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備并不都是在滿(mǎn)負(fù)荷工作，有的設(shè)備具有48個(gè)端口，而使用的還不到一半，大量的端口閑置，通過(guò)虛擬化的“一虛多”和“多虛一”技術(shù)，可以將設(shè)備的資源充分利用起來(lái)，原來(lái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的CPU利用率在10%，可以通過(guò)虛擬化技術(shù)提升到20%，讓網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)揮更大的作用，而不是資源的大量閑置，要知道即使沒(méi)有業(yè)務(wù)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也要運(yùn)轉(zhuǎn)，耗費(fèi)大量的電能。通過(guò)虛擬化技術(shù)適當(dāng)增加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的負(fù)載，將不必要的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備關(guān)閉，從而達(dá)到節(jié)能的目的。所以網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的虛擬化已經(jīng)成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心必選的一項(xiàng)新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過(guò)虛擬化技術(shù)節(jié)能了采購(gòu)成本，提高設(shè)備的利用率，節(jié)約了能耗。
 
以上介紹了四種網(wǎng)絡(luò)節(jié)能技術(shù)，理念非常先進(jìn)，很多還僅僅是實(shí)驗(yàn)室里的技術(shù)，何時(shí)能夠?qū)嶋H應(yīng)用不得而知，不過(guò)隨著數(shù)據(jù)中心能耗問(wèn)題日益嚴(yán)重，解決能耗問(wèn)題需要從多方面入手，作為數(shù)據(jù)中心的最重要一環(huán)，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該需要做的更多，引入這些新型的節(jié)能技術(shù)，不僅能為數(shù)據(jù)中心節(jié)能，也可以使數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)更加合理，管理更加便捷，讓您的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)變成“高大上”。（文章來(lái)源：CDA數(shù)據(jù)分析師）