劉鵬：構建云計算綠色中心

破解云計費難題，推動云服務升級。由中國數(shù)據(jù)中心產業(yè)發(fā)展聯(lián)盟主辦，中國IDC產業(yè)聯(lián)盟網承辦的2010中國云服務與云計費論壇于2010年11月26日在北京隆重舉行。國內外權威的云計算領域專家與著名云服務企業(yè)代表匯聚一堂，共同探討云計算服務的發(fā)展之道。

解放軍理工大學教授、博導 劉鵬

劉鵬： 我的題目“構建云計算綠色中心”，這和能消耗有關，能消耗每三十年消耗的速度就會加快一倍，特別是最近幾年，經濟增長很快，在亞洲幾年的時間能源消耗就增長了一倍，速度很快。而且大量的排放，污染了環(huán)境。而目前獲得的電，80%都是由燒煤獲得，煤里邊主要是這樣幾種元素，要么碳，要么硫、要么氮，這里邊產生不好的東西，二氧化碳、一氧化碳、二氧化氮帶來不是好的東西，相應的也會帶來很多的環(huán)境問題，比如說北川新縣城，北川新縣城因為重新建，應該是很好，但很快的環(huán)境問題已經暴露出來，新縣城剛建沒多久就被水淹。

霍金發(fā)出預言，地球將在200年之內將滅亡，人類部落越來越危險的時期。由于人類危機中帶有貪婪的密碼，人類對于地球資源的掠奪日盛，資源正在一點點的用盡。

我們研究的一些問題從兩方面，怎么能夠讓云計算中心盡量少用能，怎么利用云計算的能力節(jié)省其他的能耗。什么是云計算，我們的理解，所謂云計算，通過網絡提供可以動態(tài)伸縮的廉價的計算能力，這個能力是通過網絡提供，同時能力可以按需伸縮，而且極其廉價，目前云計算最近比較熱，各種各樣是云不是云的東西出來的比較多。到底什么是云，我們提出三個標準，一個是用戶訪問的資源不是在客戶端，而是在網絡這邊，現(xiàn)在的網站也是這種模式，同時服務網絡要具有可以伸縮的能力，而且伸縮的時間要求特別高，在分鐘級之內完成需要擴展的資源。比如說現(xiàn)在是兩個服務應對用戶的需求，用戶能量增長，可以在幾分鐘之內把服務擴展到十個，這樣我們認為這才是云計算的本質特征，按需配置資源，而不是事先配置資源。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心資源利用10%以下，他不能按需擴張，只是按照最大的流量擴張，這很重要。

云計算數(shù)據(jù)中心需要有5倍以上的性價比提升。Google在08年投入16億美元建設云計算數(shù)據(jù)中心，他產生的效益相當于傳統(tǒng)模式的40倍，也就是說得到了640億美元的能力，在國外目前數(shù)據(jù)中心在20倍以上的云計算數(shù)據(jù)中心遍地都是，現(xiàn)在國內很難達到，規(guī)模夠不上，有很大的局限性。中國移動目前是七倍，在這種規(guī)模下已經達到相應的效果，再往上效果會更好。要做資源調動、分配、安全防護，這些在技術上要做，不同的廠家做法不一樣。其實最關鍵的一個技術，我們可以說，在廉價的硬件上怎么做到高可靠，google有相應的管理節(jié)點，用戶首先問管理節(jié)點，管理節(jié)點讓數(shù)據(jù)分散承載在不同的節(jié)點上，系統(tǒng)會自動的復制到另外兩個節(jié)點上，也就是說任何一個數(shù)據(jù)都會呈現(xiàn)在三臺機器上，所以任何一臺機器壞了無所謂，任何兩臺壞了也可以支撐的，只有三臺壞了才會出現(xiàn)問題，管理流量相當?shù)男�，這種模式使系統(tǒng)又簡單又實用，可拓展性也非常好。Google的數(shù)據(jù)中心都可以用很爛的機器來做，他的機器都是普通的臺式機，這些機器特別容易壞，機器壞了之后他也不管，這些機器都會亮著燈，過一段時間來一個人，推著一車子機器，拔下來換上去。核心的理念是在一堆爛機器上提供高可靠的服務。

為什么說云計算是劃時代的，他的運作模式和傳統(tǒng)是不同的。Google的數(shù)據(jù)中心都在荒郊野外，占地很便宜，氣候寒冷，旁邊有電站供電，我們把電從外地遷過來有很大的成倍，要衰減，而且電力設施很昂貴。但是光，同樣的光幾乎可以做到無線。Google說云計算為什么性價比好，傳輸電的成本遠高于傳輸光子。微軟的數(shù)據(jù)中心都把機器放到集裝箱，一個集裝箱放2200臺機器，大的集裝箱拉到不同的地點，使得這些集裝箱都在寒冷的地方有電的地方布設，這樣的效果比較好。

云計算性價比為什么特別好，根據(jù)IDC的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中心有三個成本，一個是買數(shù)據(jù)中心硬件的成本，另外是管理成本，管理成本包括開發(fā)軟件，還有一個是用電的成本。而規(guī)模不同的數(shù)據(jù)中心成本是不一樣的，同樣一根網絡他的帶寬不一樣，他的成本可以節(jié)省很多，他存儲的成本、管理的成本都有5-7倍的差別。而電，在美國不同的電價是不一樣。在國內國家統(tǒng)一定價，實際上生產電力的成本不同，現(xiàn)在有很多小的電站無法并網發(fā)電，如果到他那兒買電是很便宜的，因為他的投資回報是很高的。而且網絡的利用率，設施的利用率，如果是按照傳統(tǒng)模式再配機器的時候，網絡流量按照最大的來配置，這樣利用率很低。傳統(tǒng)服務器平均利用率是15%，在云計算里邊由于云設施像Google有200萬機器，300萬家企業(yè)共享Google的設施，共享同一個設施，他的資源率可以做到80%，利用率也可以提高5-7倍的區(qū)別。投資成本可以減少5-7倍，利用率又可以提高5-7倍。

由于像亞馬遜、Google這些公司大量的建設云計算數(shù)據(jù)中心，現(xiàn)在消耗的電力是非常大的，現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心的能耗已經超過航空業(yè)，2020年會超過能耗的總額。中國的能消耗，單位GDPD能耗也是非常高，中國能源利用效率是不高的，中國服務器在07年的消耗相當于葛洲壩電站一年的電量。能源的使用效率，各位搞數(shù)據(jù)中心應該很清楚，有一個叫PUE的值，這個值是用在機器上的錢與用在機器上的電，比如說空調制冷，這些電到底是多少，PUE中國的典型值是2-3。Google和微軟怎么做？Google采取很多節(jié)能措施，沒有使用UPS，使用電池取代，可以提高能源使用效率。Google在寒冷的地方假設能源中心，比如說在比利時，比利時比較冷，但是一年仍然有七天，溫度會超標，Google把數(shù)據(jù)中心在這七天完全關閉，不讓他運行，運行之后全球的訪問壓力會自動遷到其他數(shù)據(jù)中心，而且數(shù)據(jù)也不會丟。這種動態(tài)能力很必要，360安全衛(wèi)士在今年7月份，當時他廊坊的機房主空調壞了，壞了之后溫度超標，超標之后，這個時候在北京接到報警，這個時候不處理，其他的空調也會壞掉。他在北京發(fā)出一條指令，溫度就下來了，這個時候用戶一點影響都沒有。微軟的節(jié)能措施，可以達到25%的額外能耗，剛好得了歐洲的節(jié)能大獎，他有很多的節(jié)能措施。

我們做的云存儲研究已經八年了，現(xiàn)在在外面部署了很多的云存儲系統(tǒng)，他的好處是什么，由于我們專門做存儲，實際上我不需要采用通用的計算機去做，通用的對我們一點用處都沒有。所以我只關心他能夠很快的在網絡上傳數(shù)據(jù)，很快的在問落磁盤上讀出來，所以我們做出來的硬件電路板，現(xiàn)在只需要5瓦的就夠了。由于功耗大大降低，我的集成度可以做的很高，因為我不需要散熱，所以在機架上可以做80塊板，一個機架就能夠做到一個P的存儲容量，使得我的集成度大大提高，散熱方式業(yè)帶來很大的變化。這樣帶來的好處，以后云存儲，只要考慮磁盤的價格就可以，消耗的都是磁盤，額外的沒有什么錢，那個板子很便宜。下一代是2000塊錢的板，帶16塊盤，所以帶來的好處非常的大，但是他的整體性能非常好，為什么？因為所有的節(jié)點是同時對外服務，同時可靠性也是非常的好，把任何節(jié)點關掉都無所謂，數(shù)據(jù)也不會丟。

我們認為，云計算數(shù)據(jù)中心的建設可以采用兩個新的指標，就是我們設計的兩個小的指標。一個是數(shù)據(jù)中心的建設效率，用在計算機軟硬件上的費用，真正買計算機的費用與建設數(shù)據(jù)中心的費用做比值，你的效率有多少。比如說某個云計算數(shù)據(jù)中心投資幾千萬，最后真正用到機器上的錢幾百萬，效率很低，我們希望建設一個數(shù)據(jù)中心要盡量的把錢用到刀刃上。還有存儲系統(tǒng)的建設效率，這一個指標叫做SBE，我們用在磁盤上的費用與整個建設系統(tǒng)的費用筆值，我們做的目標是接近1，當然規(guī)模很大。100個P級采購，成本比較低，這樣能夠承載未來特別大的需求。目前我們用在很多的應用上，比如說數(shù)字地球、視頻監(jiān)控。去年展示了這樣的應用，攝象頭的數(shù)據(jù)都在云存儲中，可以調任何攝象頭去看。我們和360衛(wèi)士聯(lián)合實驗室專門做云計算存儲的研究。同時用云計算的技術進行能源的節(jié)能，這個系統(tǒng)叫Skypiea，這個公司主要是做能源監(jiān)控，把大量傳感器數(shù)據(jù)采集到之后從而反過來控制大樓的能源消耗，一般的大樓能夠節(jié)省20%的能源，通過這樣一個云平臺托管所有的大樓，讓所有大樓能源消耗可以得到利用。匯聚大樓各種各樣的傳感器采集到的數(shù)據(jù)，匯集到云中，云平臺把數(shù)據(jù)匯集起來、管理起來，可以做很多的事情、做很多能量管控有關的事。

包括能源系統(tǒng)的管理、設備的能耗、資源的管理，也可以完成監(jiān)測、審計、改造等功能。比如說酒店，改造酒店里邊，包括暖通、空調、變電等各種各樣的東西都要去管控他。能源的優(yōu)化使用，通過不同的方式去控制他。比如說今天的氣候比較適宜，應該把新風打進來，盡量減少空調的使用，環(huán)境的舒適度是一樣的，大學機構都可以把建筑托管到這個平臺上來，這是我們的截面。

剛才介紹的是能源，再簡單的說兩句，兩運算的模式，在03年的時候發(fā)表文章叫計算池簡化的計算網格模型，當時我們就論述了，現(xiàn)在云計算也叫計算池，這種模式當年我們就認為，應該用這種方式來運轉，資源利用率等各方面效率就會比較好。另外還做了一個反垃圾郵件網格，這被認為云安全的起源，大量的客戶端參與，通過一個云平臺發(fā)現(xiàn)新的病毒、木馬，這些模式是我們當年所做出來的模式，而且也推廣了很多。比如說163，他的運作機制和我們原來提的模式幾乎是一樣的，他也是采用我們的思想來做。

謝謝大家！

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