使用優(yōu)化的數(shù)據(jù)包軟件降低網(wǎng)絡(luò)功耗

在給定了數(shù)據(jù)處理和軟件如何劃分的方式之后，就可以充分利用多核處理器?？梢岳糜邢迶?shù)量的處理器核來運(yùn)行操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)堆棧，從而解放其他的處理器核以運(yùn)行快速路徑的數(shù)據(jù)包處理。標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)堆?？缮炜s性的缺乏不再會(huì)沖擊系統(tǒng)性能，因?yàn)榇蠖鄶?shù)的數(shù)據(jù)包不再會(huì)受限于不必要的延遲?？焖俾窂降奶幚砥骱藢Ｓ糜趫?zhí)行那些能實(shí)際決定產(chǎn)品性能的功能。

每個(gè)網(wǎng)絡(luò)裝置都有不同的特性，然而已經(jīng)看見的是基于快速路徑概念的許多真實(shí)世界的例子在處理器子系統(tǒng)效率方面產(chǎn)生了7到10倍的改進(jìn)。在一個(gè)典型的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品里，60%的功耗被處理器、內(nèi)存等原件消耗，其余功率被I/O、系統(tǒng)管理元件以及電源等消耗。因此，如果你能降低處理器的功耗到原先的1/7，這就意味著你可以節(jié)省大約1/2的系統(tǒng)功耗。

隨著處理器所消耗的功率極大地降低，系統(tǒng)電源的體積也可以減少。為了簡(jiǎn)化起見，我們估計(jì)其節(jié)能比例約為4%。那么在維持應(yīng)用性能和吞吐量保持不變的情況下，總體而言，整個(gè)系統(tǒng)的功耗大約降低了55%。這些內(nèi)容在論文的闡述里看似簡(jiǎn)單，但是通過使用這些技術(shù)真能產(chǎn)生實(shí)際確鑿的節(jié)能目的嗎？

簡(jiǎn)單的回答是：絕對(duì)可以?，F(xiàn)在已有許多的高性能數(shù)據(jù)包處理軟件解決方案。其中一個(gè)領(lǐng)先的供應(yīng)商，即是6WIND，已經(jīng)通過其運(yùn)行于獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)處理平臺(tái)的6WINDGate產(chǎn)品展示了若干使用案例。其中一個(gè)案例是與Advantech這一通信與網(wǎng)絡(luò)計(jì)算設(shè)備領(lǐng)先制造商合作的成果。6WIND基于Advantech的NCP-7560 Packetarium平臺(tái)用96個(gè)處理器核，在橫貫8塊電路板上實(shí)現(xiàn)了這種解決方案。

圖3 6WINDGate軟件包是標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)堆棧的方便替代品

Packetarium系統(tǒng)的典型功率預(yù)算為250W+480W（8×60W，為每一個(gè)處理器電路板）＝730W，并且包含了用于遠(yuǎn)程系統(tǒng)管理和電源等模塊的功耗。6WINDGate安裝于標(biāo)準(zhǔn)Linux操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)堆棧，并且測(cè)試了一個(gè)具有6個(gè)端口的應(yīng)用。

結(jié)果顯示，只需要3塊網(wǎng)絡(luò)處理電路板就能達(dá)到原本需要8塊電路板才能實(shí)現(xiàn)的性能。這一數(shù)量的減少意味著減少了62.5%的處理負(fù)載。在系統(tǒng)級(jí)別，功耗相比原先的預(yù)算大約減少了55%。優(yōu)化的軟件能夠使得這一網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的總體功耗從730W降低到僅有400W。從可預(yù)見的潛在的CAPEX減少，這樣的情況意味著節(jié)能40%。

圖4 Advantech的 NCP-7560 Packetarium平臺(tái)在8塊電路板上具有多達(dá)96個(gè)處理器核

因?yàn)榇蟛糠值木W(wǎng)絡(luò)平臺(tái)運(yùn)行在24×7的狀態(tài)下，潛在的能量和OPEX節(jié)省會(huì)非?？捎^。就按照節(jié)能330W來算，這也意味著每天節(jié)能大約8kWh，或者說每年大約節(jié)能2890kWh。