使用优化的数据包软件降低网络功耗

似乎每天都有新型可上网器件发布的消息。不管是智能手机、平板电脑、电子阅读器，或者甚至是能连接网络的电冰箱，基础设置性能需求的增加，这些器件被赋予具有直接连网的功能。不管是在用户端还是在数据中心级别，功耗是一个必须处于可控程度的领域，尤其是此需求仍在持续增加。

节能——一项系统的方法
在网络系统平台里有两种基本的节能方式。第一种是通过核心技术筛选，选择那些每瓦特能提供最优化性能的适当的原件。这能减小电源的尺寸，且能减小总体的功耗。第二种方法基于应用的效率，以及如何用最小的功耗实现最大的性能，这使得节能不仅仅体现在总体的瓦数上，还体现在初始的成本上。

在任何计算平台，最高的耗能原件之一都是处理器。在高性能的网络应用中，速度和吞吐量是至关重要的，并且使用多个处理器是司空见惯的事情，这使得节能的挑战更加严重。

增加时钟频率是提高处理器性能的传统方法。然而，功耗与时钟频率的平方成正比，这项技术增加了功耗，是不实用的。

改进的每瓦特性能
随着多核处理器架构的引入，处理器运行于更节能的时钟频率下，功耗问题得到改善。当某项应用可以逻辑地划分为相互独立的可管理的个体时，最重要的进步可以通过总体的系统吞吐量和功耗管理来取得。

图1 每瓦功耗下CPU PassMark性能示例

对于网络应用，数据处理和控制处理可以分开进行。多核处理器可以做到这一点，在总体每瓦特性能提升的同时维持功耗在可管理的级别。例如，Intel最新的Xeon 5600系列处理器——E5645，它具有六个处理器核，TDP仅有80W。

通过筛选恰当的多核处理器，我们已经解决了上面提到的节能方法的第一部分。第二部（提高效率）完全与软件以及软件如何使用相关。高性能的数据处理需要大量同时运行的个体被轮流管理，这就需要一种高效的数据包处理软件解决方案。

软件满足功耗/性能的挑战
操作系统及其堆栈网络是数据包处理效率的主要约束因素。

优化效率的关键是限制那些直接到达操作系统网络堆栈的数据包。其中一种方法是通过将网络执行分成两个层次。一种是较低的层次，为快速路径，数据主体通过它来流动。这样，输入的数据包就可以在操作系统环境之外进行处理，且避免了操作系统的耗费。那些需要复杂处理过程的相对较少的数据包，例如必要的管理、信号以及控制功能等，可以送到操作系统网络堆栈。

图2 能量效率目标