Cloud computing has become a critical infrastructure for modern society, like electric power grids and roads. As the backbone of the modern economy, it offers subscription-based computing services anytime, anywhere, on a pay-as-you-go basis. Its use is growing exponentially with the continued development of new classes of applications driven by a huge number of emerging networked devices. However, the success of Cloud computing has created a new global energy challenge, as it comes at the cost of vast energy usage. Currently, data centres hosting Cloud services world-wide consume more energy than most countries. Globally, by 2025, they are projected to consume 20% of global electricity and emit up to 5.5% of the world's carbon emissions. In addition, a significant part of the energy consumed is transformed into heat which leads to operational problems, including a reduction in system reliability and the life expectancy of devices, and escalation in cooling requirements. Therefore, for future generations of Cloud computing to address the environmental and operational consequences of such significant energy usage, they must become energy-efficient and environmentally sustainable while continuing to deliver high-quality services. In this paper, we propose a vision for learning-centric approach for the integrated management of new generation Cloud computing environments to reduce their energy consumption and carbon footprint while delivering service quality guarantees. In this paper, we identify the dimensions and key issues of integrated resource management and our envisioned approaches to address them. We present a conceptual architecture for energy-efficient new generation Clouds and early results on the integrated management of resources and workloads that evidence its potential benefits towards energy efficiency and sustainability.


翻译:云计算已成为现代社会的关键基础设施,如同电网和道路网络。作为现代经济的支柱,它按需提供基于订阅的计算服务,支持用户随时随地以即用即付模式使用。随着新兴网络设备驱动的新型应用持续发展,其使用量呈指数级增长。然而,云计算的成功也带来了全新的全球能源挑战——其代价是巨大的能源消耗。当前,全球托管云服务的数据中心所消耗的能源已超过大多数国家。据预测,到2025年,全球数据中心将消耗全球20%的电力,并排放高达5.5%的全球碳排放。此外,消耗能源中的相当部分转化为热量,导致系统可靠性下降、设备寿命缩短以及冷却需求激增等运营问题。因此,未来几代云计算若要应对如此巨大能源消耗带来的环境和运营后果,必须在持续提供高质量服务的同时,实现能效提升与环境可持续性。本文提出了一种以学习为中心的愿景,旨在通过新一代云计算环境的集成管理,降低其能耗与碳足迹,同时保障服务质量。我们识别了集成资源管理的维度与关键问题,并阐述了设想的应对方法。本文构建了面向能效的新一代云概念架构,并展示了资源与工作负载集成管理的初期成果,验证其在实现能效与可持续性方面的潜力。

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