作者：VMware可持续发展创新总监 Nicola Peill-Moelter 博士
随着加密货币、机器学习和大数据等计算密集型技术的迅速采用，数据中心的用电量在未来十年内可能会增加十倍，目前为2000亿千瓦时或全球用电量的 1%。巨大的能源消耗伴随着巨大的碳足迹，这将阻碍全球在2030年前将碳排放量减半的努力。在过去十年中，工作负载和互联网流量分别增长了8倍和12倍。由于数据中心硬件的改进和运营效率的提升，例如固态硬盘、RISC处理器、虚拟计算和冷却技术等，数据中心的耗电量仍与过去保持一致。问题在于，技术创新是否可以在不增加碳足迹的基础上满足不断增长的工作负载和流量需求？VMware认为这是可以实现的，而且会带来巨大的商业协同效益。
VMware一直致力于可持续发展。我们的基础计算虚拟化产品ESXi本质上就是可持续的。它极大地减少了运行工作负载所需的IT和数据中心基础架构。自1998年推出ESXi以来，VMware已将虚拟化扩展到软件定义存储(vSAN)和软件定义网络(NSX)，利用现有的主机容量减少对外部存储和网络基础设施的需求。
VMware Cloud Foundation将ESXi、vSAN和NSX结合在一起，将它们封装在管理层和安全层中，以提供本地软件定义数据中心 (SDDC)私有云。VMware Cloud Foundation支持客户能够复制公有云的高效共享环境以及高利用率。2020年IDC白皮书《通过低碳数字化转型实现更敏捷和可持续的业务》估计，自2003年以来VMware的虚拟化计算、存储和网络技术在全球范围内总计帮客户减少部署1.42亿台服务器，减少消耗24亿兆瓦能源以及减少排放12亿吨温室气体。这大约相当于 2019年全球碳排放量的3%。在2020年底，我们将可持续创新纳入VMware 2030年议程。这是VMware关于环境、社会和治理(ESG)的承诺，为期十年，旨在打造一个更加可持续、公平和安全的世界。
1. 能源使用和碳足迹可视化
vRealize Operations通过提供持续性能、容量和成本优化的统一运营平台，帮助客户自动管理其虚拟化、混合和多云环境。最近发布的vRealize 8.6增加了碳管理，量化了工作负载虚拟化带来的碳足迹减少。它还量化了主机碳足迹，并提供了对进一步减少碳（和成本）机会的洞察，包括识别关闭和空闲的虚拟机、孤立文件和旧快照；识别老化的硬件；调整虚拟机大小。
2. 最大化主机有效利用率
- 云中灾备：VMware Cloud Disaster Recovery (VCDR)解决方案显著减少了备份功能所需的基础设施，帮助客户将灾备的碳足迹减少80%，同时节省了相应的成本。客户可以在灾备操作期间轻松快速地提高容量，并进行灾备测试和故障转移，但无需“永远在线”的基础设施。此外，VCDR在VMware Cloud on AWS上运行。AWS的气候承诺表示到2025年，AWS将使用100%可再生能源为其数据中心供电，这将进一步减少碳排放。
- SmartNIC上的软件定义数据中心：Project Monterey利用智能网络接口卡(SmartNIC，或DPU/IPU)的硬件功能来卸载VMware的计算、存储和网络虚拟化、安全性和管理功能。SmartNIC是具有通用CPU（ARM处理器）、带外管理和虚拟化设备功能的NIC。这种卸载的好处是释放主机的核心CPU以支持其他业务应用程序，提高性能，并促进硬件组件（如GPU、FPGA和跨主机集群的存储）共享。这可以最大限度地减少支持业务工作负载所需的主机基础设施，从而减少能源和碳排放。
- VM Desired State Configuration (VMDSC)：VMDSC是一款可下载的vCenter插件，可以轻松且低风险地调整虚拟机大小，并恢复闲置资产以供生产使用。这有助于提高现有主机的生产利用率，并减缓新基础设施的部署。VMDSC等到下一次子操作系统重新启动，并实施新的、适当大小的虚拟机配置状态。VMDSC还有助于小型虚拟机的配置扩展。如果客户使用的是 vRealize Operations，它可以帮助客户识别需要调整大小的虚拟机，然后调用VMSDC API来安排选定的虚拟机调整大小。
- 僵尸虚拟机检测：在这里，我们将“僵尸”定义为最初为特定目的部署，但不再做有用工作的虚拟机和服务器。我们发现僵尸在客户的云环境中很常见（15%到>50%的服务器或虚拟机）。这可能是一个重大的成本和安全风险，并以浪费基础设施容量、能源消耗和碳排放的形式对环境产生巨大影响。例如2019年，在完成数据中心迁移的过程中，VMware发现其47%的虚拟机没有使用，并被弃用。僵尸之所以如此多，是因为它们很容易创建，但很难找到。VMware vRealize Operations和CloudHealth可以帮助找到已关闭或几乎没有CPU利用率的那些僵尸。
- Flowgate：Project Flowgate是一个开源的、与供应商无关的vRealize Operations插件，帮助企业融合设施和IT系统以形成统一视图，从而实现更高效的运营管理。Flowgate从各种系统中摄取、处理和关联元数据和运行时指标，例如DCIM、CMDB以及IT系统。通过将这两个不同的数据集组合到一个视图中，数据中心和IT经理可以更好地优化运营，并做出更明智的管理选择。IT管理员可以通过vCenter和vRealize Operations等IT基础架构管理系统访问这些统一信息。他们还可以查看和分析其他资源，例如每台特定服务器的电源、冷却能力和温度/湿度，并执行许多以前不可能的设施感知操作。VMware、云创远景和Intel共同在2021年基于Flowgate项目、vRealize Operations和其他相关技术发表了数据中心深度制冷联合解决方案暨白皮书，在某通信运营商的大型数据中心初期部署内实现冷却系统节电35%。
3. 设计高效计算和碳感知的应用程序
可持续计算的一个令人兴奋的新兴领域是可持续软件开发。它专注于两个关键领域：1)通过高效的软件设计、架构和编码，最大限度地减少运行应用程序实例所需的数据中心基础设施，以及2)设计碳感知的软件，以便在能源最清洁的时间和地点运行。为此，VMware最近加入了绿色软件基金会(GSF)，以了解可持续软件开发的原则、工具、库、指标、SDK和标准的开发，并为之做出贡献。虽然我们处于探索的早期阶段，但我们很高兴看到如何将可持续软件开发用于应用程序现代化，以帮助客户降低运行其企业应用程序的成本和碳足迹。
4. 使用可再生能源为工作负载供电
2021年5月，VMware启动了零碳承诺公有云合作伙伴计划。它的诞生源于我们认识到，作为唯一的跨云和云中立平台，VMware具有独特的优势，可以与我们的客户合作，帮助他们实现脱碳目标，这样我们就可以共同努力实现可持续发展未来。我们有巨大的机会通过我们的公有云合作伙伴生态系统加速数字基础设施的脱碳。
零碳承诺的愿景是，到2030年，所有VMware公有云都将通过节能和100%可再生能源供电的数据中心实现零碳排放。VMware网站帮助客户轻松找到所有的零碳承诺供应商，在 2030 年或之前使用 100% 可再生能源为其数据中心供电或实现碳中和。这些合作伙伴还使用 VMware 的完整虚拟化计算、存储和网络解决方案实现高效运维，同时采用支持多租户的VMware Cloud Director实现较高的主机利用率及高性能。
为了不断推动零碳排放，即使互联网流量和工作负载呈指数级增长，我们仍需在全球云运维的每个方面都将可持续性放在首位，包括IT基础设施、数据中心基础设施、软件和能源采购。这个过程需要我们与员工、客户和合作伙伴共同创新和协作。我们可以一起重新定义未来！
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