解析数据中心网络设备节能新技术 

随着互联网规模的不断扩大，数据中心数量和规模迅速增长，能耗问题日益突出，数据中心如何进行节能已经成为了一个老生常谈的话题，各路专家、学者都曾纷纷抛出了多种节能的技术。数据中心本身是一个包含多种电子设备的信息系统，降低任意一个环节的能耗，都能够达到节能的目的，因此关于数据中心节能的方法也是五花八门，有从空调系统考虑的，也有从服务器考虑的，也有从网络设备考虑的，这些节能技术是降低数据中心能耗的基石。作为一个数据中心网络技术的研究者，本文想从数据中心网络设备入手，讲述一些网络设备所能实现的、先进理念的节能技术。
 
网络动态适配技术
 
网络设备和我们日常用的电脑一样，电脑忙的时候风扇、CPU都在拼命运转，当然耗电量就会大大增加，网络设备也是如此。在不降低网络设备处理能力的情况下，通过动态调整路由协议也可以达到节能的目的。数据中心的网络并不是平稳的，而是不断变化的，每天每月甚至每一年流量都有洪峰和低谷，网络设备根据流量大小来动态调整路由，就可以避免出现大马拉小车的现象。网络设备可以根据网络负载变化动态调整网络接口速率，也可以通过计算网络设备负载动态调整处理器的电压与频率，提高处理器能效。这种调整技术对软件处理能力要求比较高，实现软硬件的联动。这种技术在网络设备的风扇上已经广泛实现，通过设备内部各个节点的温度传感器，监测设备的运行温度，当温度超过软件设定的阈值时，就可以将对应区域的风扇扇叶进行高低调速，所以使局部区域的温度保持在正常范围内。根据网络负载或者处理器电压来调节技术和风扇调速的目的如出一辙，只是实现更为复杂，要软件全面监测整个设备的运行状态综合评估，避免影响业务是前提，然后才是调节节能的动作。这项技术仍处于实验阶段，如果实现那将在数据中心节能技术方面产生深远影响。
 
网络设备协议节能
 
这种技术是根据网络协议的特点，动态感知网络流量的实时变化来动态调整路由，使得在网络连通性和网络性能等约束条件下使用的网络资源最少。这种技术不再集中于一台网络设备，而是从数据中心整个网络考虑。将数据中心的网络看作一个整体，对于外部只有一个入口和出口，减少出入口之间的路由、链路，从而达到减低能耗的目的。比如：尽量避免大二层级联设备，尽量都直接和三层核心设备直连，实在不行就采用虚拟化将二层设备虚拟化成一台设备，这样做的目的就是减少出入口之间的转发路径，经过的设备和链路越少越好，让每条流量都是在最优的网络路径上完成转发。现在的数据中心强调大二层，目的就是减少网络层数，让所有设备之间都是二层转发，快速抵达，这样做实际上就是为了减少出入口流量转发的路径。在一个城市里开车，如果从A地到B地，要经过多个红绿灯，遇到塞车，自然速度会慢，而且更加耗油，就算路修的再宽，随着车辆的增多，这种情况迟早还会出现，网络也是如此。并不是一味增加网络带宽就能解决一切问题，减少出入口之间的路由和链路才是根本解决之道。
 
网络设备休眠技术
 
和电脑一样，网络设备也可以考虑引入休眠技术。当网络设备或部件处于空闲状态时，可以进入一种新的低功耗状态，称为“休眠”状态。当设备处于工作模式时，可以迅速地完成流量转发的任务，而设备空闲时将快速切换到休眠模式，从而减少无效能耗的浪费。然而何时进入休眠，何时又唤醒是一个复杂的实现技术。一般情况下，网络设备不可能像电脑处于完全不运转的状态，流量高峰和低峰时，设备都要进行流量转发，所以休眠也并不是完全不工作，只是工作不用那么卖力而已。网络设备可以在接口处增加报文感知硬件，当报文达到正在休眠的设备时，将会被软件感知，随后立即唤醒设备转发，反之依然。休眠技术可以为网络设备节约大量的能耗，避免设备在业务量少时，空载高速运行。
 
网络设备虚拟化
 
虚拟化技术之所以这么火，除了能给数据中心带来管理上的便利，更重要的是还能节约能源。进入数据中心就会发现，绝大多数的网络设备并不都是在满负荷工作，有的设备具有48个端口，而使用的还不到一半，大量的端口闲置，通过虚拟化的“一虚多”和“多虚一”技术，可以将设备的资源充分利用起来，原来网络设备的CPU利用率在10%，可以通过虚拟化技术提升到20%，让网络设备发挥更大的作用，而不是资源的大量闲置，要知道即使没有业务，网络设备也要运转，耗费大量的电能。通过虚拟化技术适当增加网络设备的负载，将不必要的网络设备关闭，从而达到节能的目的。所以网络设备的虚拟化已经成为现代数据中心必选的一项新的网络技术，通过虚拟化技术节能了采购成本，提高设备的利用率，节约了能耗。
 
以上介绍了四种网络节能技术，理念非常先进，很多还仅仅是实验室里的技术，何时能够实际应用不得而知，不过随着数据中心能耗问题日益严重，解决能耗问题需要从多方面入手，作为数据中心的最重要一环，网络应该需要做的更多，引入这些新型的节能技术，不仅能为数据中心节能，也可以使数据中心网络更加合理，管理更加便捷，让您的数据中心网络变成“高大上”。（文章来源：CDA数据分析师）