首先，数据的爆炸性增长带来的首要问题就是能耗的持续增长。2006年，全球创建、存储和复制的数字信息总量达到了惊人的1610亿GB，并预计到2010年将达到9880亿GB。为了跟上这个增长速度，人类大约每18个月就需要增加一倍的存储设备，也就是说，能耗也将相应的增加一倍。加之随着企业安全意识的提高和一些政策上以及管理上的要求，对所存储的数据进行必要的备份也成为一种必然，相应能耗的增加也不可阻挡。另外，为了给业务运行提供持续的计算，存储系统24小时运行也越来越普遍。这无疑进一步提高了存储系统的能耗。

　　其次，我们必须承认，数据共享在给我们带来好处的同时，也必然会带来一定量的资源浪费；一些不合理的系统结构和数据中心的重复建设，也势必会带来能耗的进一步增长。

　　另外，大量应用于存储中的磁盘阵列、服务器和传输设备都会产生大量的热量和二氧化碳的释放，会进一步加剧“全球气候变暖”；在传统存储制造业中，一些诸如水银、镉、铅等有害物质会被应用在存储设备中，当这些存储设备变为电子垃圾时，有害物质对环境的污染也难以避免。

　　因此，伴随着势不可挡的能耗增长，再加上全社会对环保、节约和生态建设的迫切要求，绿色存储不仅是大势所趋，也成为必然的选择。而不断增长的存储能耗问题，也只能通过创新的绿色存储技术才可有效解决。

　　1、绿色存储

　　1.1什么是绿色存储

　　绿色存储(Green Storage)技术是指从环保节能的角度出发，用来设计生产能效更佳的存储产品、降低数据存储设备的功耗、提高存储设备每瓦性能的技术。绿色存储技术的核心是设计运行温度更低的处理器和更有效率的系统，生产更低能耗的存储系统或组件，降低产品所产生的电子碳化合物。

　　绿色存储技术涉及所有存储分享技术，包括磁盘和磁带系统、服务器连接、存储设备、网络架构及其他存储网络架构、文件服务和存储应用软件、重复数据删除、自动精简配置和基于磁带的备份技术等可以提高存储利用率、降低建设成本和运行成本的存储技术，其目的是提高所有网络存储技术的能源效率。

　　1.2如何实现绿色存储

　　从上面的背景知识和绿色存储的定义可知，绿色存储技术的核心就是能耗和环保，因此我们可以从这两方面人手来实现绿色存储。另外，从存储产业发展的角度看，仅仅依靠行业内的技术发展来推动绿色存储的实现是远远不够。还必须辅以政策性的约束和引导，才能更好更快地实现绿色存储。

　　因此，我们可以通过以下手段来实现绿色存储。首先，需要降低整个存储应用的能耗，而存储系统是一个复杂的综合体，包括了存储介质、网络连接、服务器、存储应用软件，以及架构设计等诸多方面，所以我们需要从多方着手来降低能耗，包括：

• 研制、应用低能耗的元器件；
• 采用新型材料来延长存储介质的使用寿命；
• 通过新型存储架构和合理设计布局，降低冗余备份及重复建设所带来的资源浪费；
• 利用高效合理的存储管理工具和存储应用软件，提高存储设备的利用率和使用效率；
• 减小存储器件、存储设备的体积，释放部署空间。

　　其次，使用环保的材料和良好的散热设计，尽可能地降低对现有环境的影响，包括：

• 减少诸如水银、镉、铅、铬等有害物质在存储设备中的应用；
• 大量使用易分解材料，建立良好的废弃设备的回收机制，减少电子垃圾；
• 设计良好的散热系统，降低二氧化碳的排放，降低对“全球气候变暖”的贡献。最后，制定完善的政策法规，建立完善的相关评测体系，包括评测参数、评测技术、评测平台和评测标准等。

　　1.3典型的绿色存储技术

　　(1)使用固态盘

　　虽然在过去数十年中，传统硬盘在信息存储市场一直是一枝独秀，而且在未来几年内，传统硬盘仍将占据主导地位，但其体积庞大、高能耗的缺点显然无法满足绿色存储的需要。而基于NAND闪存存储器的固态硬盘(SSD)相比于传统硬盘具有很多特殊优势，如其具备高读写速率、低能耗、高可靠性，以及更低的每个数据进出的平均价格等诸多优点。因此，目前大量的存储设备制造商都将使用固态盘作为一种典型的绿色存储技术，在存储中大量使用固态盘，尤其在移动存储和个人存储领域更是如此。

　　(2)MAID系统

　　MAID(Massive Arrays of Idle Disks)即大规模非活动磁盘阵列存储。MAID技术在磁带库工作模式的基础上提出和发展起来。磁带库的工作原理是正常状态下所有的磁带都放置在磁带库的槽位中，需要某盘磁带时才将它放在磁带机中，然后进行数据读写。而在大部分时间，大多数磁带是处在非工作状态的。MAID应用了同样的原理，只有需要时才将一部分磁盘开机运转，而其他磁盘通常处于断电状态，就像磁带库中的磁带一样。

　　MAID极大地满足了目前流行的绿色存储所要求的绿色、环保和节能的特点，存储设备中的所有磁盘并不是每时每刻都处于活动和通电状态，大部分硬盘处于断电状态，只有系统需要进行读写访问时，硬盘才会重新通电。处于通电状态的硬盘经过一定空闲时间(时间段长度可根据系统的访问特点、频度来预先设定)后，根据策略重新下电，变成断电状态，以达到节电、环保、延长硬盘使用寿命的功能。

　　(3)动态容量管理

　　动态容量管理是一种提高存储系统容量利用率的技术，通过一次性设置，即可管理整个系统，能够统一地进行容量规划，减少管理任务，并且可通过用户策略，实现LUN/文件系统的自动调整，确保应用最大限度的利用存储空间，消除了闲置容量，从而减少能源支出和二氧化碳排放。

　　(4)自动精简配置

　　自动精简配置是另一种常用的存储设备节能方法。自动精简配置卷可以预先给应用分配一个比其物理存储空间大的虚拟空间，在应用发生变化，需要更多的实际存储空间时，管理员可以在不停机的情况下，动态扩展物理存储平台。这将极大地降低存储容量资源的过度准备率，提高磁盘利用率，并降低能源消耗和成本支出。

　　(5)逻辑快照和可写入快照

　　与完全拷贝相比，可写入快照能与原始主数据共享源数据，并且只使用额外的容量来跟踪可写入快照的变更内容，从而可以节省大量空间和磁盘容量，降低相关的电源成本。逻辑快照和可写入快照与传统的快照技术不同，它仅当有新的写操作进行的时候，才会占用相应的容量，比传统的完全复制技术节省大约80%的能耗。

　　(6)重复数据删除和数据压缩

　　重复数据删除和数据压缩技术是目前使用较为广泛的两种绿色存储技术。重复数据删除可以极大地优化存储系统，减少数据量，从而降低能耗以及减少热量排放。压缩数据可以节省磁盘空间，加快利用备份资源恢复数据的速度，节省运营成本。在二级存储设备中，压缩数据可以减少使用的磁盘数量从而减少磁盘运作所消耗的能源成本。2、存储中的能耗测量

　　绿色存储技术的核心是“节能降耗”和“环保”。从目前的产业发展情况看，能耗问题显得尤为突出，而要解决能耗问题，就势必需要知道到底消耗了多少能量，也就提出了“能耗测量”问题。

　　随着绿色存储的深入人心，“能耗测量”也成为了一个研究热点。目前，国内外众多研究机构都对“能耗测量”问题进行研究，并且已经提出了若干解决方案和参数定义。

　　2.1能耗测量参数

　　由于能耗测量标准化进程的相对滞后，在全球范围内至今尚无一套完整、科学的能耗测量参数的定义。目前，存储业界常用的一些能耗测量参数如下：

• 功耗，每秒输入输出次数(IOPS)：指存储设备从空闲状态到满负载状态在一定IOPS步进条件下的能耗，单位：瓦/IOPS；
• 尖峰功耗(Peak)：指存储设备在满负载状态下的能耗，单位：瓦；
• 空闲功耗(Idle)：指存储设备在空闲状态下(无I/O操作)的能耗，单位：瓦。

　　2.2能耗测量工具

　　(1)SPECPower

　　2007年12月11日。SPEC(Standard Performance Evaluation Corporation)组织发布了业界首款针对服务器系统的能耗一性能测试工具SPECpower_ssj2008o

　　SPECPowe:是将服务器处理性能与消耗的电能作比较，从而得出衡量服务器系统效率的一个指标。测试设备需要一台电源分析器(PA)、一个温度传感器(TS)，两台联网计算机，其中一台为测试机(SUT)，另一台为控制系统(CS)，如图1所示。

　　由于服务器消耗在散热上的功耗会受工作环境温度的影响，并最终影响到系统的实际功耗情况，因此SPEC规定，在进行SPECPower测试时，室内的环境温度至少达到20摄氏度，并且环境温度必须由两种SPEC批准的温度感应器中的任一种进行确认。

　　(2)通信设备能效率(TEEER)

　　TEEER由Verizon通信公司于2008年提出，初衷是定义“通信设备能概率”的概念，分别定义传输、交换/路由(包括数字交换、软交换、企业路由、核心路由、边界路由)、接入、电源(包括直流、交流电源系统和不间断电源等)、数据中心设备(服务器等)类通信设备的“通信设备能效率”计算公式和测试方法。而由于通信设备和存储系统之间的某些技术联系，TEEER也正逐步被引人到存储系统的能耗测量中。

　　TEEER计算公式及Verizon公司的要求如表1所示。

　　除了SPEC组织的SPECPower和TEEER之外，过去几年国外开展了很多关于服务器能效方面的合作与讨论，包括Green Grid、正常运行时间协会和联邦环境保护总署(EPA)等，将数据中心消耗的电能总量和输人到IT设备的电能进行比较，以整体的观点看待数据中心。各种工具列举如下:

• 联邦环境保护总署EPA的能源之星;
• Uptime协会的总体拥有成本计算器;
• West Kingston的工具;
• Efliciency Quotient的评估工具。

　　3、绿色存储的研究情况

　　目前，关于绿色存储技术的研究正成为整个信息通信领域内的一个研究热点，其现状是政府牵头推动，厂商和研究机构积极响应;新的研究成果层出不穷，但标准化工作相对滞后。

　　目前，各国政府高度重视对“节能减排”和“环保”的研究。欧盟已经颁布了两项条例，即废旧电子电器设备(WEEE )条例和有害物质限制条例(RoHS)，从法律法规上对电子电气产品的环保要求进行了规定。中国也已经颁布了中国有害物质限制条例(China-RoHS)，对设备内有害物质的含量进行了严格规定。

　　包括HP,EMC,IBM,Brocade在内的多数厂商都纷纷推出自己的绿色存储技术或者解决方案。如HPStorageWorks EVA系列产品，包含多项用于绿色存储的技术。

　　存储工业协会(SNIA)在2007 SNW秋季大会上倡议了成立“SNIA绿色存储促进组织”(SNIA GSI:SNIA Green StorageInitiative)，其成员包括了3PAR,Brocade, COPAN, Dell, EMC, EqualLogic, Emulex,HDS , HP, Intransa , IBM , LSI、微软、NetApp,Sun等业界主流厂商。到目前为止，SNIA GSI已经发布了一个关于绿色存储测量的草案。

　　国际标准化组织，如ITU-T和CCSA等，在研究周期内，也已经成立了相关工作组展开了相关的研究，但到目前为止，还没有一个相关的标准产生。

　　综上所述，在“能源危机”和“全球气候变暖”的大背景下，以及在日益高涨的“节能减排”和“环保至上”的呼声下，绿色存储已成为大势所趋。