3个命令行就能给机房省电？用户态存储开启节能新思路

位于南极洲西南部的斯怀茨冰川是地球上最宽的冰川之一，它又被科学家们称为“末日冰川”（doomsday glacier）。因为它一旦崩塌，将导致全球海平面急剧上升4.87米。全球变暖是“末日冰川”崩塌的罪魁祸首。为了缓解全球变暖和气候变化的负面影响，构建可持续的技术基础设施，降低碳排放就成为了IT厂商追逐的目标。

目前国内外均已经关注到数据中心（Internet Data Center，简称IDC）这一高能耗行业。一般来说，IDC会配备许多超大型设施设备，集中部署大量服务器，对数据的存储、计算、交换进行统一管理。随着科学技术的发展，数据中心已经成为了信息时代的基础设施，其大规模存储、计算数据的特性也使其在经济世界的重要性日渐凸显。IDC作为数字新基建的重要组成部分，不仅是促进数字经济发展的重要引擎，更是践行“双碳”责任的重要抓手。这对于耗电量巨大的IDC行业来说，既是挑战，更是机遇。

目前对IDC节能的思路，主要集中在采购低能耗设备、优化制冷系统、使用清洁能源等方面，而被很多人忽略的是，对软件的选择也能影响硬件整体功耗。在一个软件中，每一条指令都将激活硬件中的某些部件，因此，不同的软件会影响硬件的工作方式，从而影响整体功耗。例如，以运行AI程序的机房的能耗是平均水平的5-8倍。那么，是否有这样一种软件，可以应用于任何机房，并且可以降低整体功耗呢？任何IT系统都需要存储能力，目前大部分存储控制器都是内核态的，如果我们将其变为用户态，就可以降低能耗。

内核态和用户态是什么？简单来讲，内核态就是拥有资源多的状态，或者说访问资源多的状态。与之相对，用户态就是非特权态，在此种状态下访问的资源将受到限制。若是一个程序运行在内核态，则该程序就能够访问计算机的任何资源，即它的资源访问权限不受限制。若是一个程序运行在用户态，则其资源需求将受到各类限制。对于一般程序而言，我们是想尽量让它运行在用户态的。首先，是安全因素：因为内核态可以直接访问硬件，控制其他软件，具有相当高的优先级，当内核态软件过多时，它们互相之间可能造成影响，也可能让其他“普通”的软件遭受意外。其次，就是硬件功耗因素了。

内核态的软件为何比用户态的软件功耗更多呢？内核态在系统的最高级别运行，可以自由使用更多的资源，如内存、处理器时间、磁盘空间等，因此消耗的电力更多。相比之下，用户态软件可以更有效地利用系统资源，因此更省电。另外，用户态软件还可以更好地管理系统电源，例如切换到省电模式，挂起或关闭硬件等。这些可以进一步降低系统的电力消耗。

存储资源盘活系统（Storage Resource Reutilization System，SRRS）就是这样一款纯用户态的存储控制器，下载150MB的安装包后只需要3个命令行就可以安装任何Linux操作系统上。SRRS不独占硬盘、操作系统，以2GB内存把各服务器中分散的磁盘整合成高性能的存储资源池，通过分布式双控制器架构保证了低延迟、高可用、易拓展；通过完善的控制台、命令行与API来统一调度管理所有存储设备；通过强大的兼容性和硬件异构特性充分利用全部存储资源。

SRRS作为纯用户态软件，区别于业内的其他软件定义存储产品，节省了必须需要单独的计算节点(BM、VM）部署管理的资源。SRRS进程作为运行在用户态的存储控制器，仅在高频率读写操作时才轮询到CPU计算周期。因处在用户态，所以对于整体CPU计算资源使用率能做到消峰填谷、平滑占用。SRRS面向纳管适配的传统机械盘，各类型SSD盘时，可以只根据实际读写按需来对磁盘进行读写等指令的下发，正常时磁盘只在其休眠待定状态。

另外，SRRS具备不独占硬件资源的特点，可以在不影响现有业务运行的同时将闲置存储资源进行整合，形成统一存储资源池，能够极大程度的提升数据存储的利用率，从而降低能耗。硬件适配方面，SRRS支持ARM和X86双架构并存，利用ARM处理器的低功耗优势可以降低能耗，同时，支持SSD在内的多种存储介质，而SSD可以提供约10倍于HDD的性能，而功耗仅为机械盘存储的50%，有效做到低碳运转。软件优化方面，SRRS优化了EC配置策略，系统可适配任何规模的集群，提高磁盘空间利用率；优化EC编码效率，在提升性能的同时大幅降低CPU占用，节省集群整体能耗。

无论是从产品研发架构，还是方案设计角度，存储资源盘活系统SRRS都将“节能减碳”目标贯穿始终，借助科技的力量找到了实现节能目标的创新路径，以“用户态存储控制器”的创新模式开启了机房节能的新思路。未来，存储资源盘活系统SRRS也将继续投入更大的力量，在助力数字经济发展的同时，营造美好的生态环境。