綠色算力研討發(fā)言稿

綠色算力研討發(fā)言稿大家好：今天有幸和大家共同探討綠色算力，剛才幾位都談的非常深入，下面我從綠色算力設(shè)備層技術(shù)創(chuàng)新角度談?wù)剛€人看法，希望大家指正。算力設(shè)備是算力產(chǎn)生的源頭，綜合了計算、存儲等IT和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，以服務(wù)器、芯片為核心部件，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理與輸出?，F(xiàn)階段，針對算力設(shè)備的綠色技術(shù)發(fā)展，主要圍繞服務(wù)器計算高效、先進存儲、網(wǎng)絡(luò)傳輸無損等方面進行研究。（一）優(yōu)化服務(wù)器硬件節(jié)能，發(fā)展動態(tài)能耗管理在過去很長一段時間，為了滿足不斷增長的用戶數(shù)據(jù)處理需求，企業(yè)主要是通過擴大機架和服務(wù)器規(guī)模來提供更多算力，但是這也會導致運營成本的增加和場地空間的浪費。發(fā)達地區(qū)日益緊張的土地資源使得以擴大服務(wù)器規(guī)模來提升算力水平的數(shù)據(jù)中心建設(shè)模式難以開展。依據(jù)指令集架構(gòu)、產(chǎn)品形態(tài)等維度對服務(wù)器進行工藝和產(chǎn)品創(chuàng)新，實現(xiàn)高效節(jié)能。服務(wù)器承載處理數(shù)據(jù)和實現(xiàn)結(jié)果輸出的功能，是算力供給的核心裝備，也是數(shù)據(jù)中心中最主要的業(yè)務(wù)耗能設(shè)備，約占數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備能耗的90%。伴隨社會對信息計算力需求呈指數(shù)級增長，服務(wù)器生命周期的高效節(jié)能對算力綠色發(fā)展至關(guān)重要。從指令集架構(gòu)上看，基于精簡指令集（RISC）架構(gòu)的處理器以其低功耗、高效能、成本低、高可靠的優(yōu)勢正在成為讓信息計算更綠色的主力。從邏輯上來看，CPU的指令集可以分為兩種主要類型，即復雜指令集（CISC）和精簡指令集（RISC）。復雜指令集的代表是X86，由英特爾和AMD主導；精簡指令集包括ARM架構(gòu)、RISC-V架構(gòu)、MIPS架構(gòu)等。隨著產(chǎn)業(yè)智能算力需求的不斷增長，以及生成式AI對于異構(gòu)算力的龐大需求，ARM架構(gòu)服務(wù)器在云游戲、數(shù)字人等新興應(yīng)用市場展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢。據(jù)投資銀行Bernstein數(shù)據(jù)顯示，我國數(shù)據(jù)中心正在加快部署ARM服務(wù)器，截至2023年一季度，我國已擁有占全球約40%的ARM服務(wù)器。據(jù)不完全統(tǒng)計，在中國服務(wù)器市場，當前Arm的份額可能已經(jīng)超過了10%。與此同時，RISC-V近年來發(fā)展趨勢日益迅猛，有望與ARM分庭抗禮。RISC-V指令集是基于精簡指令集計算（RISC）原理建立的開放指令集架構(gòu)（ISA）。RISC-V指令集完全開源，設(shè)計簡單，易于移植Unix系統(tǒng)，模塊化設(shè)計，完整工具鏈，同時有大量的開源實現(xiàn)和流片案例，國內(nèi)外企業(yè)均有關(guān)注RISC-V或以RISC-V指令集進行開發(fā)，積極布局RISC-V賽道。從產(chǎn)品形態(tài)上看，建設(shè)高密度服務(wù)器成為提升計算效率的重要舉措。高密度服務(wù)器內(nèi)，電源和風扇以共享方式進行設(shè)計，位于同一機箱內(nèi)的多臺服務(wù)器節(jié)點可以共享電源和風扇，一方面降低了機體的重量和空間占用，提升單位面積算力，另一方面能夠提升電源和散熱系統(tǒng)的使用效率，降低運營成本，能夠進一步增加數(shù)據(jù)中心功率密度和數(shù)據(jù)中心“每平方米”的計算能力。刀片服務(wù)器是高密度服務(wù)器的一種，主要應(yīng)用在商業(yè)智能分析及數(shù)據(jù)挖掘等大規(guī)模計算場景，具有耗電量低、可靠性高等優(yōu)點。整機柜服務(wù)器是提升計算密度的另一種形式，依據(jù)模塊化設(shè)計思路優(yōu)化服務(wù)器內(nèi)部架構(gòu)，采用工廠預(yù)制的設(shè)計大幅縮短工期。通過管理工具加強對服務(wù)器電源、風扇等硬件的控制力度來進行能源節(jié)約。服務(wù)器整機節(jié)能技術(shù)有功耗封頂節(jié)能技術(shù)、動態(tài)調(diào)頻調(diào)壓、啟動低功耗、智能休眠技術(shù)、智能能耗管理、節(jié)能風扇調(diào)速等技術(shù)。功耗封頂技術(shù)通過服務(wù)器內(nèi)置的功耗測量模塊來實時獲取服務(wù)器的運行功耗，然后通過限制處理器或者其他部件的性能來將服務(wù)器的總功耗控制在設(shè)定的上限功耗以下，防止功耗超標的同時提高服務(wù)器利用率。動態(tài)調(diào)頻調(diào)壓技術(shù)是在服務(wù)器低負載時降低CPU頻率和電壓，降低CPU的漏電損耗和開關(guān)損耗，大幅度降低處理器功耗。某些服務(wù)器會將預(yù)先調(diào)優(yōu)好的功率模型內(nèi)置于BIOS中，在不影響性能的情況下為工作負載實現(xiàn)插槽節(jié)能。啟動低功耗技術(shù)包括硬盤錯峰上電、刀片錯峰上電、CPU關(guān)核技術(shù)，確保服務(wù)器上電過程的功耗低于系統(tǒng)下的運行功耗，消除上電瞬間電流過大帶來的供電風險，同時為用戶節(jié)省電費開支。智能能耗管理包括在服務(wù)器內(nèi)置遙測工具，這些工具提供關(guān)鍵的數(shù)據(jù)和AI功能，幫助企業(yè)智能地監(jiān)測和管理CPU資源、建立模型來幫助預(yù)測數(shù)據(jù)中心或網(wǎng)絡(luò)的峰值負載，調(diào)整CPU頻率以便在需求下降時降低用電量，還能夠在有可再生能源供應(yīng)時選擇性地增加工作負載，從而有機會降低數(shù)據(jù)中心的碳排放量。（二）開發(fā)存儲材料及工藝，促進數(shù)據(jù)技術(shù)高效據(jù)IDC數(shù)據(jù)顯示，全球數(shù)據(jù)年產(chǎn)生量將在2025年達到175ZB。為保存不斷增長的海量數(shù)據(jù)，對存儲容量的需求亦成幾何式增長，存儲耗電量激增，高性能、低能耗存儲需求攀升。數(shù)據(jù)分級、冷熱數(shù)據(jù)分治、優(yōu)化存儲設(shè)計成為降低單位容量數(shù)據(jù)成本和功耗、提升數(shù)據(jù)存儲效率和密度的有效方式。隨著數(shù)據(jù)量的爆炸式增長以及數(shù)據(jù)類型的日益細化，讓數(shù)據(jù)分級和冷溫熱數(shù)據(jù)分治可更好的降低存儲能耗。冷熱數(shù)據(jù)分治的原理就是將訪問次數(shù)多的熱數(shù)據(jù)存儲到讀寫快的存儲介質(zhì)中，訪問次數(shù)少的冷數(shù)據(jù)存儲在不經(jīng)常訪問，生命周期長的存儲介質(zhì)中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)分治降低存儲能耗。固態(tài)硬盤存儲熱數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)分治的降低能耗的關(guān)鍵點之一，固態(tài)硬盤（SSD）讀寫速度快、功耗低且發(fā)熱量少，更適合熱存儲。固態(tài)硬盤存儲介質(zhì)有FLASH閃存芯片和DRAM存儲芯片，閃存介質(zhì)存儲有高密度、高可靠、低延遲、低能耗等優(yōu)勢。目前，SSD單盤容量已經(jīng)達到30TB以上，在同等應(yīng)用場景下，SSD數(shù)據(jù)訪問比磁盤快100倍左右，吞吐量大100倍，數(shù)據(jù)存儲能力大幅提升，進一步降低了存儲能耗。冷數(shù)據(jù)的存儲介質(zhì)需要滿足生命周期長，碳排放低等特點，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)低碳節(jié)能的目的，常見的冷存儲介質(zhì)包括機械硬盤（HDD）、磁盤、光盤等。機械硬盤讀寫速度相對較慢、使用壽命長，適合冷存儲場景。此外，磁帶、藍光光盤等載體也常用于溫、冷數(shù)據(jù)的存儲，磁帶生命周期內(nèi)二氧化碳排放顯著低于硬盤并且磁帶可以大大減少電子垃圾的數(shù)量。光存儲用電量僅為磁盤陣列存儲的幾十分之一，能夠有效降低數(shù)據(jù)中心PUE值，是未來綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)行之有效的存儲介質(zhì)。合理的存儲設(shè)計是節(jié)能降耗的關(guān)鍵。存算分離架構(gòu)、高密度設(shè)計以及風液冷融合設(shè)計都可以大幅降低能耗。數(shù)據(jù)中心新型存算分離架構(gòu)具備資源解耦以及細粒度的處理分工兩個關(guān)鍵特征。資源解耦可以使CPU、GPU、內(nèi)存、存儲等組建為相互獨立的資源池，細粒度分工可以使數(shù)據(jù)處理等CPU不擅長的任務(wù)被DPU等專用數(shù)據(jù)處理器替代，可以實現(xiàn)能效比最優(yōu)組合。存算分離架構(gòu)將會大大提升資源利用率，減少數(shù)據(jù)遷移。高密化設(shè)計上，專門設(shè)計的高密存儲型節(jié)點，密度達到傳統(tǒng)存儲服務(wù)器的2-2.6倍，結(jié)合存算分離架構(gòu)，同等容量下帶來能耗節(jié)約10%-30%。風液冷融合設(shè)計上，CPU、GPU等大功率器件采用液冷，其他器件如存儲、內(nèi)存、電源采用風冷冷卻，降低內(nèi)存、HDD等存儲關(guān)鍵部件的工作溫度，降低風扇轉(zhuǎn)速，維護設(shè)備運轉(zhuǎn)性能，達到節(jié)能降耗的目的。數(shù)據(jù)融合技術(shù)、軟件編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)重刪技術(shù)和探索系統(tǒng)協(xié)同節(jié)能是業(yè)界研究的綠色技術(shù)熱點。數(shù)據(jù)融合技術(shù)，允許多云多業(yè)務(wù)共享存儲系統(tǒng)的文件資源，減少數(shù)據(jù)搬遷和重復存儲，提升超過30%的數(shù)據(jù)處理效率，降低約20%能耗。軟件編碼技術(shù)，在大數(shù)據(jù)分析場景，采用存算分離架構(gòu)后，利用數(shù)據(jù)糾刪碼（ErasureCode，EC）技術(shù)替代傳統(tǒng)三副本數(shù)據(jù)冗余，可以把磁盤利用率從30%上下提升到約90%左右，降低能耗約40%。數(shù)據(jù)重刪技術(shù)，利用定長重刪、變長重刪、相似重刪算法把相同數(shù)據(jù)刪除，通過數(shù)據(jù)壓縮、壓緊算法把定長的數(shù)據(jù)塊優(yōu)化數(shù)據(jù)存儲布局，節(jié)約存儲空間。借助閃存介質(zhì)帶來的100倍性能提升，目前業(yè)界已經(jīng)能夠在數(shù)據(jù)庫、桌面云、虛擬機等業(yè)務(wù)場景實現(xiàn)2-3.6倍的數(shù)據(jù)縮減率（重刪壓縮前數(shù)據(jù)總量/重刪壓縮后數(shù)據(jù)總量），耗能節(jié)約50%以上。探索存儲系統(tǒng)協(xié)同節(jié)能方式，可通過感知存儲中不同控制器中CPU的業(yè)務(wù)壓力，動態(tài)實現(xiàn)CPU降頻，甚至可以根據(jù)大量業(yè)務(wù)運行數(shù)據(jù)對存儲不同時期的全局負載進行建模，實現(xiàn)預(yù)測式的精準降頻、動態(tài)節(jié)能。算力時代，運營商存儲數(shù)據(jù)量龐大，需要對海量數(shù)據(jù)應(yīng)用先進存儲技術(shù)進行節(jié)能優(yōu)化。中國移動、中國聯(lián)通等利用存算分離技術(shù)創(chuàng)新，大幅地降低了計算和存儲服務(wù)器消耗。中國電信天翼云自主研發(fā)的存儲資源盤活系統(tǒng)HBlock，可以把通用服務(wù)器及其管理的存儲資源轉(zhuǎn)換成高性能的虛擬存儲陣列，可被視為本地盤陣的替代品，用于本地數(shù)據(jù)存儲，幫助用戶提高資源利用率，優(yōu)化資源成本。（三）應(yīng)用無損網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)，推動彈性網(wǎng)絡(luò)部署算力的傳輸和供給需以可靠的網(wǎng)絡(luò)連接為基礎(chǔ)。一方面，龐大用戶規(guī)模的加速增長離不開網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備的提速換代；另一方面，配合云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實等數(shù)字技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的融合應(yīng)用發(fā)展，打造無損高效的網(wǎng)絡(luò)運載服務(wù)能力，是在數(shù)字經(jīng)濟綠色發(fā)展道路上需要邁出的關(guān)鍵一步。部署超低損耗光纖、實現(xiàn)全光接入網(wǎng)絡(luò)覆蓋是降低損耗、提升網(wǎng)絡(luò)傳輸效率的關(guān)鍵。超低損耗光纖常用于長距離和高速光信號傳輸，具有更低的損耗、更強的抗拉強度和更小的彎曲半徑，可以支持更遠的傳輸距離和更高的傳輸速率?，F(xiàn)網(wǎng)中光纜G.652光纖占比較高，超低損大有效面積的G.654光纖正在加快落地應(yīng)用當中，這種光纖在1.55μm處的損耗極小，僅有0.18dB/km。G.654E光纖的應(yīng)用，降低了衰減和非線性等因素的影響，可以減少光放站和光再生中繼站的設(shè)置，有效降低網(wǎng)絡(luò)運營成本。全光網(wǎng)是指光信息流在傳輸及交換時始終以光的形式存在，而不需要經(jīng)過光/電、電/光轉(zhuǎn)換。相對于無線傳輸和電域交換技術(shù)，全光網(wǎng)技術(shù)在單位比特公里傳輸能耗和單位比特交換能耗方面，節(jié)能效果十分顯著。根據(jù)中國電信實際網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計，與鏈狀密集波分復用（DWDM）系統(tǒng)相比，ROADM全光交換網(wǎng)可降低大約50%的能耗和機房空間、節(jié)約大約30%的成本。網(wǎng)絡(luò)動態(tài)適配技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)彈性智能技術(shù)可通過優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源利用減少能源消耗。網(wǎng)絡(luò)動態(tài)適配技術(shù)在不降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處理能力的情況下，通過動態(tài)調(diào)整路由協(xié)議可以達到節(jié)能的目的。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負載變化動態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)接口速率，也可以通過計算網(wǎng)絡(luò)設(shè)備負載動態(tài)調(diào)整處理器的電壓與頻率，提高處理器能效。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備協(xié)議節(jié)能技術(shù)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的特點，動態(tài)感知網(wǎng)絡(luò)流量的實時變化來動態(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。網(wǎng)絡(luò)彈性智能技術(shù)可以根據(jù)需求動態(tài)調(diào)整連接和帶寬，提升網(wǎng)絡(luò)整體效率，實現(xiàn)整體節(jié)能的效果，例如SRv6、FlexE技術(shù)。SRv6是一種基于IPv6平面的源路由技術(shù)，SRv6