?譯者 | 涂承燁

根據(jù)工信部在 “2022中國(guó)算力大會(huì)”上披露，截至7月底，全國(guó)在用超大型、大型數(shù)據(jù)中心共計(jì)497個(gè)。

與此同時(shí)，數(shù)據(jù)中心的耗電量日益成為了不可忽視的問(wèn)題。除供電外，大型或超大型數(shù)據(jù)中心的散熱占去了大多數(shù)能耗。

參考中國(guó)信息通信研究院泰爾系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合IBM 1月5日發(fā)布的《可持續(xù)計(jì)算藍(lán)皮報(bào)告（2022年）》，溫控、供電兩項(xiàng)的能耗之和超過(guò)整體的50%，溫控系統(tǒng)為41%，供電系統(tǒng)為10%，IT設(shè)備本身為46%。

“可持續(xù)計(jì)算” 、“綠色數(shù)據(jù)中心”一類(lèi)概念應(yīng)需而生。

十年前，數(shù)據(jù)的云存儲(chǔ)被視為環(huán)保救星。但是，數(shù)據(jù)流的急劇增長(zhǎng)正在擴(kuò)大云的碳足跡，因此，尋找更節(jié)能的計(jì)算方式似乎比以往任何時(shí)候都更加迫切。

去年，世界上大多數(shù)領(lǐng)導(dǎo)人齊聚COP26（第26屆聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)），作出了新的環(huán)境承諾。其目標(biāo)是將全球氣溫上升控制在1.5°C以下，企業(yè)面臨的壓力越來(lái)越大，需要它們挺身而出，發(fā)揮自己的作用。

25年前，當(dāng)我們進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代時(shí)，大多數(shù)人只看到了環(huán)境效益，互聯(lián)網(wǎng)和電子郵件如何減少紙張等大量物質(zhì)資源。十年后，云存儲(chǔ)似乎成為IT世界新的生態(tài)救世主。與現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器相比，它減少了公司的能源消耗，減少了溫室氣體排放，并促進(jìn)了非物質(zhì)化。但很快，我們意識(shí)到，計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)和存儲(chǔ)云數(shù)據(jù)的巨大數(shù)據(jù)中心的制造、供電和冷卻所產(chǎn)生的碳排放甚至抵消了這些好處。

今天，信息和通信技術(shù)（ICT）對(duì)碳排放做出了重大貢獻(xiàn)。ICT主要由數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算組成，占全球電力消耗的4-6%。

1、云：盈利的同時(shí)也是在浪費(fèi)

當(dāng)組織檢查其IT運(yùn)營(yíng)的環(huán)境影響并尋找降低碳足跡的方法時(shí)，他們?nèi)匀唤?jīng)常將數(shù)據(jù)移動(dòng)到云，從而減少數(shù)字應(yīng)用程序和基礎(chǔ)設(shè)施的排放。但現(xiàn)實(shí)是，你只是沿著供應(yīng)鏈轉(zhuǎn)移碳足跡，而不是完全消除碳足跡時(shí)，這會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生多大影響？

讓我們舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子。假設(shè)你正在保存標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)文檔。如果你將其保存到硬盤(pán)，則需要每千兆字節(jié)0.000005千瓦時(shí)才能保存數(shù)據(jù)。另一方面，如果你將其保存在云上，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的一項(xiàng)研究得出結(jié)論，數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)的能源成本約為每千兆字節(jié)7千瓦時(shí)。這是因?yàn)樵茢?shù)據(jù)不是存儲(chǔ)在實(shí)際的云中，而是存儲(chǔ)在建筑物中—巨大的結(jié)構(gòu)中充滿(mǎn)了數(shù)千個(gè)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器承載架，使用了巨大的能量。全世界有數(shù)百萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)中心，其中一些占據(jù)了近200英畝的土地。

將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心需要耗費(fèi)大量的能量——數(shù)英里長(zhǎng)的光纖電纜，以及其他互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的固定裝置，這些都需要電力。在中心，你的數(shù)據(jù)會(huì)多次存儲(chǔ)在硬盤(pán)上。所有這些磁盤(pán)的持續(xù)活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生大量熱量，因此需要使用能量密集型空調(diào)來(lái)防止設(shè)備過(guò)熱。

將文檔保存到云端非常方便，因?yàn)檫@樣就不用再控制文檔了。你不必?fù)?dān)心丟失它，可以在任何地方訪(fǎng)問(wèn)它。它還為你提供了安全備份的安心，但代價(jià)是什么呢？

該行業(yè)的所有大公司都在新的云計(jì)算上投入了大量資金。例如，微軟現(xiàn)在正在改變他們的私人Office客戶(hù)將數(shù)據(jù)保存到硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的可能性。使用Windows 11標(biāo)準(zhǔn)版，你就會(huì)綁定到微軟365，它會(huì)自動(dòng)將你的所有數(shù)據(jù)保存在云端。在較便宜的微軟365版本中，你甚至無(wú)法選擇將它保存在硬盤(pán)上。

因此，盡管微軟有到2030年實(shí)現(xiàn)碳中和的的高增長(zhǎng)目標(biāo)。現(xiàn)在，他們正在通過(guò)將大量的私人客戶(hù)轉(zhuǎn)移到他們的Azure云中來(lái)大量增加排放，而這些客戶(hù)并不真正需要云存儲(chǔ)。這其中的原因不難理解。對(duì)于這些新的傳輸用戶(hù)來(lái)說(shuō)，云存儲(chǔ)可能可以使用六個(gè)月，也許一年。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，它是一棵巨大的搖錢(qián)樹(shù)，因?yàn)樗且环N訂閱服務(wù)，目前每人和1TB的費(fèi)用為59.99美元/年。

一旦客戶(hù)加入，微軟很容易留住他們。如果你已經(jīng)將所有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云中，那么如果你想保留這些數(shù)據(jù)，就必須繼續(xù)與Microsoft連接。在發(fā)給Microsoft私人客戶(hù)的信息中，你作為客戶(hù)必須每月至少連接一次Azure云。否則，他們將面臨連接速度變慢和軟件故障的風(fēng)險(xiǎn)。

那么，大規(guī)模云存儲(chǔ)是否存在可持續(xù)的替代方案呢？當(dāng)然有。

2、大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)的替代可持續(xù)解決方案

最近有一家公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一種可持續(xù)的替代方案來(lái)擺脫對(duì)云的依賴(lài)，那就是IoE公司，這是我現(xiàn)在為自己工作的一家快速發(fā)展的研發(fā)初創(chuàng)公司。不過(guò)，IoE公司的目標(biāo)并不是需要保存隨機(jī)文檔的私人客戶(hù)。它們?yōu)橹悄艹鞘械男率澜纭a(chǎn)生大量數(shù)據(jù)的人工智能服務(wù)、自主自動(dòng)化的世界以及大規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供了解決方案。

由于智能城市的含義開(kāi)始更多地涉及可笑的應(yīng)用程序，而不是基礎(chǔ)設(shè)施解決方案，IoE公司沒(méi)有使用這個(gè)詞。IoE公司轉(zhuǎn)而談?wù)撻_(kāi)發(fā)信息基礎(chǔ)設(shè)施，他們的技術(shù)解決方案具有廣泛的可擴(kuò)展性。它可能被部署到一個(gè)地區(qū)的交通燈系統(tǒng)，一個(gè)智能家居，或不同AI解決方案的整個(gè)集成城市。

IoE公司所做的是，他們遠(yuǎn)離萬(wàn)維網(wǎng)WWW。他們以互聯(lián)網(wǎng)為核心，為所有節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)建立了一個(gè)安全的區(qū)塊鏈。這些節(jié)點(diǎn)都相互控制，是一個(gè)分散數(shù)據(jù)的分散系統(tǒng)，因此不需要大型服務(wù)器大廳，機(jī)器需要冷卻。其理念是在沒(méi)有云存儲(chǔ)的情況下，在云之外創(chuàng)建可持續(xù)、安全的系統(tǒng)。

今天的一些服務(wù)需要云連接，但當(dāng)涉及到物聯(lián)網(wǎng)時(shí)，出于安全、穩(wěn)定和隱私的考慮，盡可能避免使用云。Web服務(wù)提供商構(gòu)建云以?xún)?yōu)化Web。Mattias Bergst?m是IoE公司的連續(xù)創(chuàng)業(yè)者、未來(lái)學(xué)家和首席技術(shù)官，他解釋說(shuō)，大規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)并不適合。

他所創(chuàng)造的技術(shù)是基于以人為本的架構(gòu)，并在真正去中心化的基礎(chǔ)設(shè)施上運(yùn)行。它被命名為Eden, Eden系統(tǒng)是一個(gè)分散的、自治的、可移植的、安全的虛擬基礎(chǔ)設(shè)施，用于管理存儲(chǔ)（分散的pod）和服務(wù)上的集群工作負(fù)載，這些服務(wù)促進(jìn)了聲明性配置和自動(dòng)化。

去中心化模型基于可擴(kuò)展設(shè)備集群，其中添加新設(shè)備作為節(jié)點(diǎn)很容易。這使得任何設(shè)備都有可能通過(guò)智能網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)貢獻(xiàn)計(jì)算資源，以便計(jì)算可以在需要的地方進(jìn)行，并接近將要使用的地方。Eden是通過(guò)量子安全隧道開(kāi)發(fā)的，使用多態(tài)加密密鑰和共識(shí)區(qū)塊鏈來(lái)驗(yàn)證通過(guò)隧道在節(jié)點(diǎn)之間移動(dòng)的數(shù)據(jù)，從而創(chuàng)建可信的數(shù)據(jù)墻花園。

計(jì)算和存儲(chǔ)的編排是通過(guò)描述服務(wù)規(guī)則、策略和邏輯的服務(wù)清單完成的。一個(gè)自主的基于知識(shí)的AI使用區(qū)塊鏈上的網(wǎng)絡(luò)共識(shí)作為決定機(jī)制來(lái)管理底層編排機(jī)制。最后，業(yè)務(wù)流程動(dòng)態(tài)更新集群地形以適應(yīng)當(dāng)前工作負(fù)載。Eden系統(tǒng)服務(wù)存儲(chǔ)庫(kù)的生成和部署類(lèi)似于容器映像；存儲(chǔ)從一開(kāi)始就啟用了MPI（消息傳遞接口）集群。

將這些創(chuàng)新應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備部署中，有助于將計(jì)算的能量和成本水平保持在可持續(xù)的水平。為數(shù)據(jù)中心增加一個(gè)可行的選擇，這些數(shù)據(jù)中心必須不斷地進(jìn)行調(diào)整，以維護(hù)一個(gè)可靠和安全的操作系統(tǒng)，符合可持續(xù)計(jì)算的要求。

3、我們需要停止使用浪費(fèi)性的編程語(yǔ)言

大多數(shù)公司忽視的可持續(xù)計(jì)算的另一個(gè)方面是，代碼編寫(xiě)的語(yǔ)言對(duì)運(yùn)行服務(wù)或程序時(shí)使用的能源有巨大的影響。如果我們真的想要一個(gè)可持續(xù)計(jì)算的世界成為現(xiàn)實(shí)，我們必須意識(shí)到一些編程語(yǔ)言的浪費(fèi)本質(zhì)，并嘗試實(shí)現(xiàn)更環(huán)保的選擇。

選擇哪種編程語(yǔ)言有很大的不同。像C、C++、Rust和Ada這樣的編譯語(yǔ)言是最節(jié)能的，而像Perl、Python和Ruby這樣的解釋語(yǔ)言是最耗能的。平均而言，如果按編程范型排序，命令式語(yǔ)言需要的內(nèi)存最少，其次是面向?qū)ο笳Z(yǔ)言、函數(shù)式語(yǔ)言，最后是腳本語(yǔ)言。

最浪費(fèi)的解釋型語(yǔ)言之一是Python。它非常受歡迎。像Youtube和Netflix這樣的全球應(yīng)用程序，基本上都是用Python編程的。由于其教育性質(zhì)和易于使用，它也經(jīng)常用于編程教學(xué)。

當(dāng)然，如果我們的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)計(jì)算，這一切都必須盡快結(jié)束。因此，IoE公司（一家以邊緣計(jì)算和可持續(xù)性為核心的公司）很容易選擇一種編譯語(yǔ)言來(lái)編程，而不是C或C++、 Rust。

通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性的想法很奇妙，但我們應(yīng)該記住，大多數(shù)浪費(fèi)行為都來(lái)自于實(shí)現(xiàn)。使用解釋編程語(yǔ)言是浪費(fèi)的，而且還使用了云；這一底線(xiàn)取決于浪費(fèi)性的代碼，馬蒂亞斯總結(jié)道。

現(xiàn)在迫切需要開(kāi)始可持續(xù)的生活。我們所有人—政府、公司和普通人—都必須盡最大努力，盡可能降低全球氣溫上升。在可持續(xù)計(jì)算方面，IoE公司的前進(jìn)方向是真正實(shí)現(xiàn)可持續(xù)：通過(guò)使用邊緣計(jì)算（一種編譯編程語(yǔ)言），超越云計(jì)算。

原文鏈接：??https://hackernoon.com/sustainable-computing-beyond-the-cloud??

譯者介紹

涂承燁，51CTO社區(qū)編輯，信息系統(tǒng)項(xiàng)目管理師、信息系統(tǒng)監(jiān)理師、PMP，某省綜合性評(píng)標(biāo)專(zhuān)家，擁有15年的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)。對(duì)項(xiàng)目管理、前后端開(kāi)發(fā)、微服務(wù)、架構(gòu)設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等較為關(guān)注。?