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绿色云计算—让科技与环保同行

[日期:2011-12-01] 来源:中国日报  作者: [字体: ]
《绿色云计算—让科技与环保同行》
 
杨育斌  技术副总裁

蓝盾信息安全技术股份有限公司

前言

IT业的不断发展创新,一方面带来更精彩完美的用户体验,另一方面也在能耗增加的过程中对环境资源造成压力。绿色环保是我们的热点话题,云计算是IT潮流所趋,当绿色计算遇上云计算,绿色的云计算能否成为可行?

IT能耗

在现今这个人们环保意识达到空前高度的21世纪,新能源、减排、绿色经济这些话题越来越多地出现在我们面前。在关注重工、矿物开采、加工、交通运输等传统行业能耗的同时,我们忽视了IT这一新型行业异军突起。

目前IT相关的排放已经成为最大的温室气体排放源之一,2007年产生的碳排放为8.6亿吨,且该领域的排放势头还在快速增长。数据中心能耗占总花费的56%,其中包括36%的电力和20%的机械(制冷)费用。而即使人们大力提高设备、组件等装置和数据中心的能效,到2020年,全球IT相关碳排放也将达到15.4亿吨。

迈威尔科技CEO周秀文指出,全世界每年都有3亿多台电脑、12亿部手机、还有1亿多台电视机投入使用,10年之后累积起来很可能就是200多亿台电器。这意味着世界将要兴建约200个核电厂才能满足这样的需求。

在传统观念中,电子游戏、软件程序等虚拟应用对资源的消耗极低,但事实却并不如人所愿:

虚拟社区游戏《第二人生》每个虚拟角色的个人能耗大于一个巴西人的平均能耗,一个15000人的虚拟社区,所消耗的单位电能已经达到巴西一个小型城镇的能耗。

本土网页游戏《开心农场》,自09年起成为热点之一,元旦前后突破了100万。根据统计,开心农场最高活跃用户数超过1,600万人,所带来的电能消耗更是惊人。

而作为全球最大的搜索引擎,Google每年消耗的电能是1亿千瓦,如果按每度5角钱去计算的话,Google每年交纳的电费就达5000万人民币。

正如一评论家所说的,虚拟的生命没有形体,但都留下了痕迹。

绿色计算

“绿色计算”特指人们为降低其使用的信息技术硬件能耗所做出的努力,譬如考虑电力消耗、空间占用、热耗散等因素,达到节能、环保的要求。传统方式之一就是在设施不用时关闭电源或限制服务器的电源消耗。例如像Partners Healthcare等公司就在采用Energy Star,据说已经节省了数百万美元。

而若要在产品设计上根本解决问题,可从以下几个方面进行改造:

芯片:功耗是芯片设计时候的一个主要目标,很多时候比它可以跑得多快更重要。传统CPU在同一个芯片中制作了大量的晶体管架构,并且让它运行在极高的频率上,其结果就是CPU芯片消耗的电力和产生的热量日益增多,增加服务器的能耗,并给系统设计带来散热不易问题。如今,由十亿晶体管构成的芯片会额外泄漏60~70瓦电力。怎样在同样性能下减少每单位芯片功耗,对这方面的研究主要围绕研发支持多核,多线程的芯片进行。Intel、Sun、ARM、Samsung等厂商都在此领域投入大量人力资源,他们极力宣扬他们芯片组的每瓦特性能,而非简单的强调单纯的性能。

IDC改造:企业内的IT资源使用效率低,仅极少量计算资源(约3%)被真正有效地使用,庞大的服务器群带来旺盛的用电需求。目前已有的解决方案包括:内存断电技术,降低空闲内存芯片的功耗;水冷技术,加快散热速度。如IBM Power服务器就提供这样的绿色特性。DigiPlex,Scandinavian的一家数据中心公司,他们声称将服务器放在其位于奥斯陆机的机房要比放在欧洲任何其他地方的都环保,因为挪威99%的电能来源于水力发电。

软件:通过云计算、虚拟化技术,提升系统使用率(7% ~50%),进而减少服务器数量。当然,这对数据安全及网络安全有了更高程度的要求。

此外,使用更有效的供电系统,采用动态散热技术加快散热速度,推广绿色PC及外设,光电能源,注重设备回收等,都是绿色计算所带来的应用理念和积极效应。

云计算

云计算的核心思想,是将大量用网络连接的计算资源/系统/软件作为一种always-on的服务来提供,随用随取,可以运行在提供公共服务的硬件设备上,减少实际的IT资源投入。

云计算的三个服务模式包括SaaS、PaaS、IaaS。

SaaS:Software as a Service软件即服务。它是一种通过Internet提供软件租用的方式,免除用户在软件购置方面的成本。

PaaS:Platform as a Service平台即服务。它是SaaS模式的一种应用,将软件研发的平台作为一种服务提交给用户。PaaS的出现可以加快SaaS的发展,尤其是加快SaaS应用的开发速度。

IaaS:Infrastructure as a Service基础设施即服务。消费者通过Internet可以从完善的计算机基础设施获得服务。

近两年来,云计算相关应用服务通过微软、Google、亚马逊、Salesforce等几大IT业巨头在全球范围内逐渐得到推广。

微软基于云计算的操作系统Windows Azure于2010年正式投入商用,其主要目标是为开发者提供一个平台,帮助开发可运行在云服务器、数据中心、Web和PC上的应用程序。云计算的开发者能使用微软全球数据中心的储存、计算能力和网络基础服务。Azure服务平台包括了以下主要组件:

l Windows Azure;

l Microsoft SQL数据库服务,Microsoft .Net服务;

l 用于分享、储存和同步文件的Live服务;

l 针对商业的Microsoft Share Point和Microsoft Dynamics CRM服务。 

而Salesforce.com作为全球第一家正式提供商业应用云计算的公司在过去的10年间则取得了巨大的成功,迄今为止年收入已经超过14亿美金,付费客户超过72500家,云计算作为成熟的技术平台已经为全球的众多商家提供了良好的解决方案。Salesforce.com不仅负责物理和环境安全,还提供基础设施、应用和数据相关的安全控制的解决方案,极大程度的降低了对用户在运行使用时的责任和人力物力要求。 

蓝盾“绿云”

事实上,绿色计算的理念在云计算中已有体现。蓝盾股份对绿云的定义更侧重在它的实用性、完整性以及产品形态,即是以绿色计算为理念,云计算服务模式为架构,安全应用为底层而研发的同时满足节能、高效、安全三大需求的网络安全产品。

1) 高性能低功耗架构

为实现更低功耗的设备性能,蓝盾股份从芯片架构开始进行优化。我们重点考虑了最新的MIPS64架构,在单个芯片中可提供高达48GHz的64位计算能力,可为安全数据中心和云计算应用带来高性能和应用加速。此外,该处理器还采用了可根据应用层处理需求动态调节功率的新技术,提供更高的功效。功耗可低至25W,与传统的基于X86架构的芯片(如Intel Xeon 2.5GHz)相比,功耗是其5分之一;而业内较低功耗的基于PPC架构的cell芯片和Sparc架构的UltraSparc T1芯片功耗达到80W。

2) 蓝盾4d-UTM体系高效虚拟化

为适应云计算的发展,实现网络安全应用高效作业,当前蓝盾股份的网络安全系列产品,均依据蓝盾4d-UTM可扩展性功能按需定制/按需扩展体系进行设计。

4d-UTM即4 Dimensional Unified Threat Management,四维统一威胁管理。由统一威胁管理(Unified Threat Management)、统一终端管理(Unified Endpoint Management)、统一通道管理(Unified Channel Management)及统一策略管理(Unified Policy Management)有机结合为一个整体联动架构,解决了网络“点”(即主机)、“线”(即边界)、“面”(即安全策略关联管理)安全规范难以统一的难题,通过私有加密隧道的联动机制,形成一个覆盖整体网络及设备的安全防御体系,使得网络整体防护效率得到了大幅提高,真正做到了全网安全防护。

在4d-UTM体系中,蓝盾股份同时引入虚拟化的概念,即是在操作系统和应用程序之间构建虚拟环境,将一个物理设备依据客户定制的功能模块虚拟化为多个设备,允许用户不考虑应用资源在哪里,什么形式,如何安装,而仅仅通过已知路径直接调用程序,按需索取。就网络安全需求而言,可供客户定制的功能模块包括以下10项:

从云计算服务层面来理解虚拟应用模块获取的方式:

首先,IaaS层实现硬件资源的虚拟化,并以虚拟机为基础单位对资源进行分配、调度和管理;

其次,PaaS层提供服务接口,实现基础和共性功能,包括海量数据存储和备份、海量安全信息的采集、分析和监控、协同防御;

最后,在SaaS层,用户通过Web Service接口,以网络服务的形式获取各类面向应用的软件服务,包括预定制的网安功能模块,以及云存储、云备份、云查毒、云防火墙等软件服务。

与传统方式相比,蓝盾股份的虚拟功能模块具有极强业务针对性,减少硬件需求,大大提高了用户的操作效率。

3) 综合安全防护

蓝盾股份“绿云”产品的安全防护功能主要体现在三个方面。

一是通过云安全扫描模块,对虚拟机软件、虚拟机、管理模块、Guest OS和虚拟化环境中第三方应用软件进行安全漏洞扫描,以保证云计算中心的环境架构安全。

二是通过云存储安全系统、云备份系统和云审计系统保证数据安全。云存储安全系统采用分布式文件系统、身份认证、专有数据加解密技术相结合的方式,来实现云存储的海量数据应用与管理,同时解决了云存储系统文件的传输安全问题、数据节点的安全防护问题、云服务中的用户身份和密钥集中统一管理、多用户批量审计和海量备份等问题,再通过虚拟化综合网关来解决云存储服务器的木马和病毒防御问题、云数据存储的安全防护问题等,实现在线存储、海量存储、安全存储三大功能。

三是通过蓝盾4d-UTM架构中的统一策略管理系统UPM对网络中各个重要的信息点,以及信息设备进行集中统一的策略管理,安全联动,实现动态安全。


结尾语

人们对IT能耗的担忧引出绿色计算这一概念,云技术的兴起适时提供了解决方案,但如何正确引导绿云的发展方向,提高市场接受度,以及深入研究其技术底层,仍是当前全球环保大主题下的重要一课。

日新月异的科技是人类历史文明进步的象征,环境保护是对地球未来的承诺。蓝盾“绿云”之下,让科技与环保同行。
《绿色云计算—让科技与环保同行》
 
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