尋求更綠色的替代產(chǎn)品的數(shù)據(jù)中心管理員和設(shè)備廠商今年將開始從一項旨在減少以太網(wǎng)設(shè)備耗電量的重要行動中受益。IEEE 802.3az(節(jié)能以太網(wǎng))標(biāo)準(zhǔn)將給全部以太網(wǎng)BASE-T收發(fā)器(100Mb、1GbE和10GbE)和背板物理層標(biāo)準(zhǔn)(1Gb、4-lane 1GbE和10GbE)增加低耗電閑置(LPI)模式。

計算設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備過去一直有性能方面的基準(zhǔn)測試，而沒有明確的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。由于開發(fā)的重點一直放在更高的性能方面，電力的消耗一直在迅速增長，特別是自從GHz級處理器出現(xiàn)以來更是如此。美國環(huán)保局報告稱，數(shù)據(jù)中心的能源消耗從2000年至2006年增長了一倍，預(yù)計到2011年再增長一倍，因此節(jié)能問題非常受關(guān)注。

數(shù)據(jù)中心是按最大負(fù)荷建設(shè)的，而不是高峰的時候經(jīng)常有過剩的容量。當(dāng)你需要的時候，有許多可用的服務(wù)器內(nèi)核解決一個大問題是很好的。但是，保持這些服務(wù)器不間斷地運(yùn)行需要耗費(fèi)許多電力和冷卻的成本。

當(dāng)工作量下降的時候就減少電源消耗。能夠以這樣的方式運(yùn)行一個計算基礎(chǔ)設(shè)施顯然可以得到節(jié)能的好處。例如，建造一個數(shù)據(jù)中心用于提供幾秒鐘之內(nèi)的股票報價。當(dāng)股票市場關(guān)閉的時候，服務(wù)器的利用率將非常低。讓電源消耗根據(jù)工作量按比例增加或者減少能夠把耗電量減少10倍，因為服務(wù)器的平均利用率還不到高峰期工作容量的10%。

著手解決問題

雖然美國環(huán)保局最近確定了服務(wù)器節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，但是，一直沒有標(biāo)準(zhǔn)衡量網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的節(jié)能情況。因此，美國環(huán)保局希望聽取得到美國能源部支持的勞倫斯伯克利國家實驗室環(huán)境能源技術(shù)部的意見。勞倫斯伯克利國家實驗室的Mike Bennett和Bruce Nordman選擇把這個任務(wù)交給IEEE LAN MAN網(wǎng)絡(luò)組。這個網(wǎng)絡(luò)組發(fā)起了一個標(biāo)準(zhǔn)化項目(Project 802.3az)。

當(dāng)802.3工作組開始節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)活動的時候，考慮的意見之一是當(dāng)要求的數(shù)據(jù)速率低于高峰期的時候逐步減少以太網(wǎng)收發(fā)器的耗電量。經(jīng)過多次爭論之后，這個想法被放棄了，改為支持定義LPI模式和機(jī)制，以便迅速在全速運(yùn)行和低耗電閑置模式之間轉(zhuǎn)換。

采用這種方法，節(jié)能以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)不僅能夠改善數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的效率，而且還能提供標(biāo)準(zhǔn)化的信令機(jī)制。這個信令機(jī)制能夠讓物理層鏈路的任何一端的系統(tǒng)迅速地在正常運(yùn)行模式和LPI狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。

這個能力讓人們想起了局域網(wǎng)喚醒標(biāo)準(zhǔn)(這個標(biāo)準(zhǔn)定義了神奇的數(shù)據(jù)包，可以遠(yuǎn)程發(fā)送這個數(shù)據(jù)包喚醒一臺處于休眠模式的電腦)。然而，節(jié)能以太網(wǎng)信令有更短的延遲，大約是10毫秒。

低耗電閑置模式

局域網(wǎng)鏈路一般利用率不到10%，甚至在高峰期利用率也不到100%。當(dāng)沒有數(shù)據(jù)發(fā)送的時候，較低速物理層(每秒10MB和每秒100MB)會停止發(fā)送，并且自動消耗較少的電力。然而，更高速物理層(1000BASE-T和10GBASE-T)，也就是與數(shù)據(jù)中心相關(guān)的物理層，在沒有數(shù)據(jù)發(fā)送的時候也依然在主動發(fā)送，因此在閑置的時候也繼續(xù)耗電。

對于低速標(biāo)準(zhǔn)，新的以太網(wǎng)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)(IEEE 802.3az)規(guī)定從鏈路一端的系統(tǒng)向另一端發(fā)送LPI信號，使物理層本身僅增加少量電力節(jié)省。但是，它能夠快速調(diào)整連接的設(shè)備的電源模式。

對于1000BASE-T和10GBASE-T收發(fā)器，新的LPI模式已經(jīng)確定了。關(guān)鍵的功能是：

1.當(dāng)沒有數(shù)據(jù)發(fā)送的時候，允許鏈路上的發(fā)送器和四個接收器中的三個都斷電。

2.包括一個更新周期，要求以LPI模式傳送短訓(xùn)練序列，這樣，物理層參數(shù)就能夠更新并且保持最新狀態(tài)。

3.包括一個報警信號定義，能夠用于以LPI模式快速從睡眠狀態(tài)喚醒一個物理層。

4.能夠從本地系統(tǒng)通過MAC或站管理發(fā)出的信令啟動，也能夠從物理鏈路上的遠(yuǎn)程系統(tǒng)啟動。

由于這些功能，從LPI模式過渡到活躍狀態(tài)所用的時間還不足物理層初始連接所用時間的0.001%。在從睡眠到喚醒的轉(zhuǎn)換期間，節(jié)能以太網(wǎng)要求數(shù)據(jù)傳輸要等到物理層被喚醒的時候，這樣數(shù)據(jù)就不會丟失。

節(jié)能以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)還提供一個機(jī)制，能夠把發(fā)送時間推遲到比規(guī)定的最低時間還長，允許延長系統(tǒng)的喚醒時間，這樣就可以使采用IEEE 802.1AB協(xié)議的整個網(wǎng)絡(luò)得到協(xié)調(diào)。這允許在正常模式和LPI模式之間有更精細(xì)和更靈活的周期。這個能力是未來數(shù)據(jù)中心節(jié)能的一個強(qiáng)大的工具。

節(jié)能以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)經(jīng)過了三次工作組投票循環(huán)并且保持了80%的支持率。這個標(biāo)準(zhǔn)已定在下個月進(jìn)行發(fā)起人投票。預(yù)計這個標(biāo)準(zhǔn)將在今年年底之前得到批準(zhǔn)。