丹麦研究人员发明一种新算法 使计算机能耗更少

丹麦研究人员开发的一种优雅的新算法可以显著减少世界计算机服务器的资源消耗。计算机服务器对气候的负担和全球空中交通的负担一样沉重，因此使其实现绿色转型成为当务之急。哥本哈根大学的研究人员预计主要的IT公司会立即部署该算法。

我们失控的互联网使用对气候也产生了影响，因为计算机服务器消耗了大量的电力。目前数据中心的二氧化碳排放量与全球空中交通的二氧化碳排放量一样高，再加上预计几年内二氧化碳排放量将翻一番。

该算法通过产生一个精简计算机服务器工作流程的突破性方法，解决了这一问题的一部分，至今只有短短几年的时间。他们的工作节省了能源和资源。包括Vimeo和谷歌在内的科技巨头都热衷于在他们的系统中实施该算法，在线 视频平台Vimeo报告说，该算法将其带宽使用量减少了8倍。

现在，Thorup和UCPH的两位研究员已经完善了这个已经很聪明的算法，使得解决计算机系统中的一个基本问题成为可能：一些服务器过载，而其他服务器的剩余容量比今天快了很多倍。

互联网流量飙升

该算法解决了当服务器从客户端接收的请求超过其处理能力时服务器过载的问题。当用户扎堆观看某个Vimeo视频或Netflix电影时，就会出现这种情况。

实现这种平衡所需的数学计算非常困难，因为系统中可能涉及多达10亿台服务器。而且，随着新的客户机和服务器的加入和离开，它总是不稳定的。这会导致拥塞和服务器故障，以及影响整体气候影响的资源消耗。

随着互联网流量的爆发式增长，这个问题将继续扩大。因此，我们需要一个不依赖于所涉及的服务器数量的可扩展解决方案。该算法正好提供了这样一个解决方案。

据美国信息技术公司思科（Cisco）预测，2017年至2022年间，互联网流量将增长两倍。明年，在线视频将占互联网流量的82%。

新算法通过尽可能少地移动客户端和尽可能在本地检索内容，确保客户端尽可能均匀地分布在服务器之间。

例如，为了确保服务器之间的客户机分布保持平衡，以便没有服务器的负载比其他服务器多10%，旧的算法可能会通过移动客户机100次来处理更新。新算法将移动次数减少到10次，即使系统中有数十亿个客户端和服务器。

由于许多大型IT公司已经实施了Thorup教授最初的算法，他相信业界会立即采用新算法，而且可能已经在使用。

研究表明，全球数据中心每年耗电超过400太瓦时。这大约占世界温室气体排放总量的2%，目前相当于全球空中交通的所有排放量。预计到2025年，数据中心用电量将翻一番。

根据丹麦气候变化委员会的数据，一个大型数据中心的耗电量相当于丹麦总耗电量的4%。

Mikkel Thorup是哥本哈根大学计算机科学系BARC研究中心（哥本哈根基础算法研究中心）的负责人。BARC将哥本哈根定位为算法设计和分析基础研究的世界第四强。BARC由VILUM基金会资助。获取更多前沿科技 研究进展 访问：https://byteclicks.com

关于研究：

* 该研究文章刚刚在久负盛名的 STOC 2021 会议上发表。文章的免费版本可以在这里阅读：https://arxiv.org/abs/2104.05093

阅读 Vimeo 工程博客，了解 Mikkel Thorup 算法的实现：https://medium.com/vimeo-engineering-blog/improving-load-balancing-with-a-new-consistent-hashing-algorithm-9f1bd75709ed