使用優化的數據包軟件降低網絡功耗

在給定了數據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。可以利用有限數量的處理器核來運行操作系統的網絡堆棧，從而解放其他的處理器核以運行快速路徑的數據包處理。標準操作系統堆棧可伸縮性的缺乏不再會沖擊系統性能，因為大多數的數據包不再會受限于不必要的延遲。快速路徑的處理器核專用于執行那些能實際決定產品性能的功能。

每個網絡裝置都有不同的特性，然而已經看見的是基于快速路徑概念的許多真實世界的例子在處理器子系統效率方面產生了7到10倍的改進。在一個典型的網絡基礎設施產品里，60%的功耗被處理器、內存等原件消耗，其余功率被I/O、系統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省大約1/2的系統功耗。

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

簡單的回答是：絕對可以。現在已有許多的高性能數據包處理軟件解決方案。其中一個領先的供應商，即是6WIND，已經通過其運行于獨立網絡處理平臺的6WINDGate產品展示了若干使用案例。其中一個案例是與Advantech這一通信與網絡計算設備領先制造商合作的成果。6WIND基于Advantech的NCP-7560 Packetarium平臺用96個處理器核，在橫貫8塊電路板上實現了這種解決方案。

圖3 6WINDGate軟件包是標準操作系統網絡堆棧的方便替代品

Packetarium系統的典型功率預算為250W+480W（8×60W，為每一個處理器電路板）＝730W，并且包含了用于遠程系統管理和電源等模塊的功耗。6WINDGate安裝于標準Linux操作系統的網絡堆棧，并且測試了一個具有6個端口的應用。

結果顯示，只需要3塊網絡處理電路板就能達到原本需要8塊電路板才能實現的性能。這一數量的減少意味著減少了62.5%的處理負載。在系統級別，功耗相比原先的預算大約減少了55%。優化的軟件能夠使得這一網絡應用的總體功耗從730W降低到僅有400W。從可預見的潛在的CAPEX減少，這樣的情況意味著節能40%。

圖4 Advantech的 NCP-7560 Packetarium平臺在8塊電路板上具有多達96個處理器核

因為大部分的網絡平臺運行在24×7的狀態下，潛在的能量和OPEX節省會非常可觀。就按照節能330W來算，這也意味著每天節能大約8kWh，或者說每年大約節能2890kWh。