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关键基础设施,如同电网和道路一般。作为现代经济的支柱,它提供按需付费、随时随地的订阅式计算服务。随着新兴联网设备激增驱动的新型应用持续发展,其使用量呈指数级增长。然而,云计算的巨大成功也带来了全球性能源挑战——其代价是惊人的能源消耗。目前,全球托管云服务的数据中心能耗已超过多数国家。预计到2025年,全球数据中心将消耗全球20%的电力,并排放高达全球5.5%的碳排量。此外,相当一部分消耗能源转化为热能,引发运营问题,包括系统可靠性下降、设备寿命缩短以及冷却需求激增。因此,为应对如此庞大的能源消耗带来的环境和运营后果,新一代云计算必须在持续提供高质量服务的同时,实现高能效与环境可持续性。本文提出一种以学习为中心的愿景,旨在通过集成管理新一代云计算环境,在保障服务质量的前提下降低能耗和碳足迹。我们指出了集成资源管理的维度与关键问题,并提出了相应解决思路。本文还展示了面向高能效新一代云的概念架构,以及资源与工作负载集成管理的初步成果,证明了其在实现能效与可持续性方面的潜在优势。

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