“云减碳”成趋势，如何用“计算”帮助企业碳减排？
将数据中心“丢进”水里、“扔进”山里，使用风能、太阳能等清洁能源为数据中心供电……这些都是通过物理方法为数据中心减碳。
数据中心的重要工作在于计算，计算导致了能源消耗，使其成为耗能大户，而通过云计算，也可以帮助企业实现碳减排。
埃森哲研究显示，迁移到公共云可以实现显著的碳减排，全球IT总排放量减少5.9%，即全球每年少排放近6000万吨二氧化碳，相当于2200万辆汽车。
云计算不仅凭借成本效益、可扩展性和安全性，成为企业组织的一项重要IT基础设施，还解决了绿色IT的两个关键方面：能源效率和资源效率。
从能源效率角度看，云计算利用服务器虚拟化，最大程度减少物理服务器的总占用空间，从而减少电力消耗。
此外还可以节省资源，企业可以主动减少数据中心空间和最终的电子垃圾足迹。
云计算如何做到“绿计算”？
谈到“云减碳”，最近极为流行的莫过于“绿色计算”。当前，业界普遍关注的是降低数据中心PUE的举措。
PUE的产生更多是为了体现数据中心基础设施能耗的情况，但在“双碳”目标下，PUE存在种种局限性而无法全面评价数据中心的绿色节能情况。
比如PUE无法体现实际消耗的电量，无法体现基础设施和IT设备内部各子模块能耗比例情况等。
“绿色计算”是利用技术突破来推动计算和其他IT资源的可持续发展，以实现可能的环境优势。
绿色计算使计算机资源的使用和对环境的负面影响最小化，最大限度地减少了计算机资源的使用及其对环境的负面影响，同时增强了业务运营和流程。
而除降低数据中心PUE以外，实际上“绿色计算”还包括合理分配计算资源，让企业组织利用他们已有的计算资源来最大限度减少能源消耗和总体碳足迹。
在绿色云计算的发展过程中，如何有效地减少能源消耗和碳排放是一个重要的研究课题。
为了解决这个问题，研究人员提出了一系列的技术措施。总的来看，主要包括两个角度：
绿色设施设备。这包括节能和环保的信息和通信技术(ICT)工具，例如数据中心中使用的服务器、网络设备和存储设备。
它还包括电源单元、冷却设备和容纳这些组件的建筑物。通过使用能效更高、性能更强的硬件设备，以减少计算机能源的消耗。
绿色软件工程方法论。包括管理数据中心和其他基于云的服务的所有应用程序。
绿色软件工程方法背后的主要思想是构建可靠的应用程序，这些应用程序不仅可以满足组织的要求，而且还具有能源效率。
例如，开发人员可以实施代码和架构更改，以减少应用程序消耗的温室气体排放。
在海外，云服务商已经开始尝试对云服务碳排放进行核算并为用户提供碳账单，但国内对云计算碳排放核算方法尚未有统一标准，仍面临一定挑战。
挑战主要表现在三个方面：
一是云服务供应链中包含的环节多且复杂，云服务商与用户间碳排放核算范围难以界定；
二是我国云服务碳核算所需基础数据库仍不完善，存在数据相对陈旧等问题；
三是目前国际上碳核算标准仅涉及传统高排放行业，对云服务等软件服务碳核算未有明确定义。
此外，从云服务碳排放的核算范围看，应涵盖从建设、运营到回收整个生命周期中产生的所有碳排放进行核算。
其中，建设过程主要涉及数据中心建设、IT设备采买等，核算节点应包括建筑材料、能源消耗、服务器、机柜、散热设备等。
运营过程的碳排放核算应包含用户在使用私有云和公有云过程中所产生的碳排放，包括服务器、存储设备、网络设备、安全设备、散热设备、供电设备、照明设备、数据中心控制系统、发电机等节点，以及运营过程中的碳逸散，运维运营人员的碳足迹等维度。
回收过程包含报废和碳回收两个环节的核算，涉及主要元件、辅助元件、热电联产、碳捕获等。
数字减碳助力产业释放
“零碳红利”
借助云计算，企业组织可以实现比本地IT环境更高效的服务器利用率、更高的工作负载灵活性和更节能的基础架构。
据埃森哲称，与使用本地IT基础架构的组织相比，将工作负载转换为高效云解决方案的组织可以节省30%-40%的总拥有成本(TCO)。
具体的实践路径主要聚焦在提高绿色能源使用占比、提升云计算软硬件节能技术、探索高弹性下资源的高效利用等方面。
云计算减碳并非对单一环节的改进创新，而是一个包括指定目标、确定实现路径、衡量是否产生效果、结合反馈进行纠正等在内的系统性治理体系，涉及到物理资源云化、云化资源编排以及云应用服务等关键环节，例如：
在物理资源云化环节，利用虚拟化、云网等技术，将不同地域、不同规格的物理服务器集约化整合后以根据需求以不同粒度提供给用户。
在通用的虚拟化架构基础上，对架构进一步优化开发，降低虚拟化组件的总资源需求并保证效率，从而提高物理服务器的云化资源/虚拟化系统比率，降低云资源的平均碳排放。
云化资源编排环节，企业在建立云资源池后，根据工作负载动态分配与管理资源，提高物理服务器的资源利用率并将闲置资源降频、休眠或关停以降低能耗；且保证云服务的服务质量和性能，减少用户额外的资源消耗，从另一方面减排。
云应用服务环节，针对云的优势，利用云原生架构对上层云服务进行开发或重构，对应用特性进行针对性开发适配，并对底层云资源进行精细化管理和动态分配，提升云环境下的能源利用效率和单位能源下的业务性能。
海外云服务商在节能减碳方面较为领先，多数头部云服务商均已达成碳中和目标，下一步准备实现净零排放。
在近期举行的亚马逊云科技创新大会上，西门子展现了其借助亚马逊云科技Serverless服务，为客户构建一个快速敏捷的平台——Mendix低代码开发平台。
该平台使应用构建变得更快、更简单，能够提供更广泛的企业级解决方案及业务场景，将应用构建速度提升10倍，并减少70%的资源需求，大大降低对资源和电力的消耗，助力企业实现碳减排。
以荷兰皇家邮政为例，其采用在亚马逊云科技上运行的西门子Mendix低代码开发平台，实现快速地生产部署、运维上线。
结合亚马逊云科技完整的工具链，实现应用发布过程自动化。
最终荷兰皇家邮政仅用6个月就完成了积压2年的工作量，每天能够处理超过150万订单量，并保证99.95%的快递能在正常运行时间送达，并且通过亚马逊云科技在基础设施运维方面节省了大量人工，降低80%的成本，几小时就可以完成一个月的开发工作，并在几分钟内实现交付。
如今，亚马逊云科技已服务全球数百万企业客户，其能够服务千行百业也绝非偶然。“成功是没有捷径的，任何的经验都是需要通过一遍一遍的实践才能获得，但所有的机会都是藏在一遍遍的优化、迭代、进化中，所谓的长期主义者就是踏平波动，穿越周期，拥抱趋势。”亚马逊云科技大中华区产品部总经理陈晓建表示。
随着技术的不断进步和应用的广泛推广，绿色云计算的未来发展也十分值得期待。
目前，亚马逊云科技、谷歌、阿里巴巴、腾讯、百度等头部云厂商在“云减碳”上的相关动作越来越多，碳中和已不仅仅是落在纸面上的热议话题。
相信在不久的将来，更多的云服务商将会推出自己的碳中和计划，加入到“云减碳”的队伍中，并走向更加绿色低碳、可持续的云计算未来。
相关阅读
【科技云报道原创】
转载请注明“科技云报道”并附本文链接
腾讯云开发者
