节能以太网：2010年更绿色的选择

　　寻求更绿色的替代产品的数据中心管理员和设备厂商今年将开始从一项旨在减少以太网设备耗电量的重要行动中受益。IEEE 802.3az(节能以太网)标准将给全部以太网BASE-T收发器(100Mb、1GbE和10GbE)和背板物理层标准(1Gb、4-lane 1GbE和10GbE)增加低耗电闲置(LPI)模式。

　　计算设备和网络设备过去一直有性能方面的基准测试，而没有明确的节能标准。由于开发的重点一直放在更高的性能方面，电力的消耗一直在迅速增长，特别是自从GHz级处理器出现以来更是如此。美国环保局报告称，数据中心的能源消耗从2000年至2006年增长了一倍，预计到2011年再增长一倍，因此节能问题非常受关注。

　　数据中心是按最大负荷建设的，而不是高峰的时候经常有过剩的容量。当你需要的时候，有许多可用的服务器内核解决一个大问题是很好的。但是，保持这些服务器不间断地运行需要耗费许多电力和冷却的成本。

　　当工作量下降的时候就减少电源消耗。能够以这样的方式运行一个计算基础设施显然可以得到节能的好处。例如，建造一个数据中心用于提供几秒钟之内的股票报价。当股票市场关闭的时候，服务器的利用率将非常低。让电源消耗根据工作量按比例增加或者减少能够把耗电量减少10倍，因为服务器的平均利用率还不到高峰期工作容量的10%。

　　着手解决问题

　　虽然美国环保局最近确定了服务器节能标准，但是，一直没有标准衡量网络设备的节能情况。因此，美国环保局希望听取得到美国能源部支持的劳伦斯伯克利国家实验室环境能源技术部的意见。劳伦斯伯克利国家实验室的Mike Bennett和Bruce Nordman选择把这个任务交给IEEE LAN MAN网络组。这个网络组发起了一个标准化项目(Project 802.3az)。

　　当802.3工作组开始节能标准活动的时候，考虑的意见之一是当要求的数据速率低于高峰期的时候逐步减少以太网收发器的耗电量。经过多次争论之后，这个想法被放弃了，改为支持定义LPI模式和机制，以便迅速在全速运行和低耗电闲置模式之间转换。

　　采用这种方法，节能以太网标准不仅能够改善数据中心网络设备的效率，而且还能提供标准化的信令机制。这个信令机制能够让物理层链路的任何一端的系统迅速地在正常运行模式和LPI状态之间转换。

　　这个能力让人们想起了局域网唤醒标准(这个标准定义了神奇的数据包，可以远程发送这个数据包唤醒一台处于休眠模式的电脑)。然而，节能以太网信令有更短的延迟，大约是10毫秒。

　　低耗电闲置模式

　　局域网链路一般利用率不到10%，甚至在高峰期利用率也不到100%。当没有数据发送的时候，较低速物理层(每秒10MB和每秒100MB)会停止发送，并且自动消耗较少的电力。然而，更高速物理层(1000BASE-T和10GBASE-T)，也就是与数据中心相关的物理层，在没有数据发送的时候也依然在主动发送，因此在闲置的时候也继续耗电。

　　对于低速标准，新的以太网节能标准(IEEE 802.3az)规定从链路一端的系统向另一端发送LPI信号，使物理层本身仅增加少量电力节省。但是，它能够快速调整连接的设备的电源模式。

　　对于1000BASE-T和10GBASE-T收发器，新的LPI模式已经确定了。关键的功能是：

　　1.当没有数据发送的时候，允许链路上的发送器和四个接收器中的三个都断电。

　　2.包括一个更新周期，要求以LPI模式传送短训练序列，这样，物理层参数就能够更新并且保持最新状态。

　　3.包括一个报警信号定义，能够用于以LPI模式快速从睡眠状态唤醒一个物理层。

　　4.能够从本地系统通过MAC或站管理发出的信令启动，也能够从物理链路上的远程系统启动。

　　由于这些功能，从LPI模式过渡到活跃状态所用的时间还不足物理层初始连接所用时间的0.001%。在从睡眠到唤醒的转换期间，节能以太网要求数据传输要等到物理层被唤醒的时候，这样数据就不会丢失。

　　节能以太网标准还提供一个机制，能够把发送时间推迟到比规定的最低时间还长，允许延长系统的唤醒时间，这样就可以使采用IEEE 802.1AB协议的整个网络得到协调。这允许在正常模式和LPI模式之间有更精细和更灵活的周期。这个能力是未来数据中心节能的一个强大的工具。

　　节能以太网标准已经经过了三次工作组投票循环并且保持了80%的支持率。这个标准已定在下个月进行发起人投票。预计这个标准将在今年年底之前得到批准。