https://www.arm.com/blogs/blueprint/earth-day-cloud
Arm高级副总裁/基础设施产品线总经理 Chris Bergey
发布于 2022年4月21日
政府间气候变化专门委员会的最新报告毫不含糊。除非碳排放量在未来三年保持稳定，到2030年下降43%，否则我们将面临气温变暖和自然灾害的未来。为了实现这些目标，我们必须深刻地重新思考生活的方方面面。
数字技术也不例外。数字世界在很多方面都是坚定的环境公民。自2005年以来，数据中心的工作量和互联网流量增长了10倍以上，而电力消耗相对持平，仅占全球电力消耗的1%。
2010年代的许多效率提升都来自良好的内务管理：拔掉闲置的“僵尸”服务器或利用环境冷却。通过优化服务器容量，云中的虚拟化和工作负载整合发挥了显著作用。
然而，现在在已经做了容易的事情之后，我们需要新的方法来节能减排。除此之外，摩尔定律长期以来一直是降低芯片功耗的一条途径，但它带来的好处越来越少，尤其是在传统CPU中。
与此同时，云需求持续增长。一个超大规模的数据中心每天可以消耗100万到500万加仑的水，需要数百万平方英尺的房地产，并消耗150兆瓦的电力容量，这足以满足63000个美国家庭的需要。因此，从北京到阿姆斯特丹很多城市都在严格限制新设施。
为了继续控制能耗，同时满足客户不断增长的需求，我们需要重新思考计算的核心要素。这意味着新的处理器设计、新的服务器架构、更节能的算法和其他颠覆性的方法。继续采用传统方法可能会导致数据中心功耗增加7倍。
更清洁的云诞生了
Arm一直在聚集一个由软件开发商、OEM、芯片设计师、运营商和其他人组成的生态系统，为更高效的数字基础设施打造蓝图。
Arm的一个合作伙伴在早期就认识到了对云服务的爆炸性需求，以及“为云而建”CPU的基本需求，这就是Ampere计算公司。Ampere的领导团队在组建Ampere之前，亲身经历了云计算巨头的崛起，他们是传统CPU的供应商。
Ampere认识到两个重要事实：1）遗留体系结构的设计不是为了提供可预测、可扩展的云工作负载性能，2）遗留体系结构消耗了太多的电力，无法支持云提供商及其客户的可持续性需求。
有了这些知识，该公司开始使用基于Arm Neoverse的新服务器架构设计新的cloud first处理器，其结果是Ampere®Altra®和Ampere®Altra®Max 云本机处理器。
为云计算打造的能耗和效率
Ampere®Altra®于2020年推出，为确定性、可扩展性和高效的云性能找到了一个迫切的市场。截至今天，包括Oracle云基础设施、Microsoft Azure、阿里云、腾讯云、Ucloud、京东在内的云服务提供商已采用Ampere® Altra® and Ampere® Altra® Max等。
Cloudflare是一家基于云的安全服务公司，帮助管理全球超过15%的网站。该公司表示，在基于Ampere Arm Neoverse的处理器上，每瓦特可执行的互联网请求比其当代传统处理器多57%。
Ampere迅速上升到云计算的前沿是由三个因素推动的：性能、软件和能效。在最近一篇关于Ampere Altra Max的博客文章中详细介绍了Ampere的性能。
Arm软件生态系统包括所有关键的开发工具和云本机堆栈，并且日益强大。软件移植工作正在产生巨大的成果。还有成本效益，比如使用OCI Ampere A1 compute的每核心按小时定价。以及Arm Neoverse的能效和碳减排（以及运营成本节约）潜力。
不同的地理位置，相似的碳减排机会
为了说明通过切换到基于Arm的架构（如Ampere®Altra®Max）可以实现的碳节约，让我们看看两个假设银行——一个位于纽约市，另一个位于伦敦。在这种情况下，它们都运行一个三层软件体系结构，由NGINX web服务器和负载平衡器组成，负载平衡器为面向Cassandra数据存储的Redis内存数据库提供数据。
这家总部位于纽约的银行在东海岸有一个大型计算中心，在美国西部和欧洲有扩展业务。这家总部位于伦敦的银行运营着一半的服务器，在欧洲、中东和非洲的占地面积更大，在美国的业务范围更广。
每个银行在每个应用层都需要一定的性能吞吐量，因此服务器的数量会根据CPU性能进行调整，以满足这种吞吐量需求。从图1和图2可以看出，通过切换到Arm架构，碳节约是相当可观的。
通过从传统的基于供应商B的服务器群过渡到基于Ampere Altra Max的服务器群，两家客户都可以将其碳排放量减少近70%——每年减少940万到1180万克二氧化碳当量。从传统供应商A切换到Ampere Altra Max可节省约50%的成本，每年二氧化碳当量减少390万至440万克。
在这个例子中，地理因素的影响也值得注意。虽然欧洲银行运营的服务器数量是美国银行的一半，但其碳排放量与美国银行相似。为什么？总部位于美国的云数据中心在转换为清洁能源方面取得了领先，并且通常以较低的碳排放强度运行。
图1。基于Arm和传统架构的假设美国银行的碳排放
图2。基于Arm与传统架构的假设欧洲银行的碳排放
这里没有提到的一个主要好处是Ampere®Altra®Max能够带来的成本节约。由于每个CPU有128个内核，因此需要更少的基于Ampere Altra Max的服务器来支持每一层的吞吐量需求。这意味着纽约银行只需要5000台Ampere的服务器，相比之下，CPU供应商A需要7600台，CPU供应商B需要近13000台。无论你是租还是买，减少服务器数量都可以带来显著的节约。
现在是采取行动的时候了
世界经济论坛（World Economic Forum）预测，到2030年，数字技术可以帮助减少15%的排放量，达到目标的三分之一，随着技术和我们的经验的传播，数字技术可以帮助减少更多的排放量。
而且，正如高效技术将帮助云提供商的业务一样，这些技术将为软件开发人员、废物处理公司和其他人创造新的机会。
IPCC的警告很明确——现在是减少碳排放的时候了。在过去十年中，人类排放了5000亿吨二氧化碳。为了有机会达到2015年巴黎协议规定的1.5°C的排放上限，我们接下来的5000亿排放量需要持续到本世纪末。
这容易吗？不，我们也没有太多时间。但是云给了我们一个开始。通过合作和实验，我们可以在我们这个时代最大的挑战上取得进展。
本博客由Ampere Computing的首席产品官Jeff Wittich撰写。
