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序論：在您撰寫云計算節能技術時，參考他人的優秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發您的創作熱情，引導您走向新的創作高度。
關鍵詞：能源短缺；空調節能技術；云計算與智能化
中圖分類號：TU831.7
文獻標識碼：B文章編號：1674-9944（2016）22-0081-05
1引言
自工業革命以來，隨著人類科技水平的不斷發展進步，世界對能源的需求與日俱增。根據國際能源署數據：1990～2008年，人均能源消耗增加10%，世界人口增長了27%，這意味著世界能源消費總量增長了39%[1]。中國自改革開放以來，對能源的需求不斷增加，據國際能源署預測，至2035年，中國將超過歐洲，成為世界上最大的能源購買國[2]。
目前主要使用的能源物質是煤炭、石油和天然氣等化石能源。例如，據2008年統計，供應能源分別是：石油占33.5%，煤占26.8%，天然氣占20.8%（化石能源共占81%）和“其他能源”（包括水電、太陽能、風能、地熱能、生物燃料和核能等）占19%[3]?；茉吹氖褂脤е麓罅繙厥覛怏w排放，尤其是二氧化碳，將會加劇溫室效應帶來環境問題。并且這些化石能源都屬于不可再生資源，一旦消耗完畢短期內不可再生，全球已探明的能源儲量是有限的：石油將在50年左右枯竭，天然氣能用7年左右，煤炭能夠支持200年[4]。隨著能源資源的捉襟見肘，能源的價格也直線上升，如美國普通零售汽油價格增長了3倍，從1990年的每加侖1.2美元到2014年的每加侖3.6美元，這一趨勢仍在增加[5]。能源資源的有限性使得開發新能源和發展新的節能技術成為人類解決能源短缺問題的最有效途徑。
建筑的能量轉換系統，特別是加熱、通風和空調系統，是今天主要的能源消費單位。僅在美國，住宅和商業建筑的能源消耗占總能量的39.6%[6]。建筑能耗占我國能源消耗的比例如圖1所示。
在歐美國家，大約一半的總能量用于建筑，國家能源總量的20%被用于加熱、通風、空調和制冷系統[7]。一般在工業發達的國家，建筑能耗占總能耗的30%～50%，而空調能耗又能占建筑能耗的50%[8]，大約全球15%的電力是被用于各種制冷和空調的使用方面[9，10]。
因為空調的普及率與日俱增，各個國家也逐漸意識到了空調使用對節能減排的重要性，大多數國家高層決策委員會也設置了相關的政策降低空調能耗[11～13]。我國人口眾多，地域遼闊，空調使用數量巨大。因此，大力研發和發展空調節能技術對貫徹我國可持續發展戰略有著十分重要的意義。目前，我國空調節能領域正處于穩健發展的狀態，但受到了技術障礙、政策障礙、市場障礙和其他諸多因素的制約[14～18]。在諸多障礙中，如何尋找到真正有效并切合中國基本國情的節能方式，是促進中國空調節能領域發展的工作重點。
通過調查發現，在酒店、賓館和KTV等場所多采用分體式空調與中央空調結合的模式。這些場所通常需要保持著空調整天工作，有時還要滿足個別顧客對空調過低溫度或者過高囟鵲囊求。而制冷溫度每降低或者制熱溫度每增高1℃，電功率就會增加5%～10%[19～21]。不合理地使用空調不僅增加了空調的能耗，還減少了空調的使用壽命，直接增加了城市的能源消耗，不利于貫徹我國的可持續發展戰略。引進分體空調智能節能控制器和中央空調控制器，并將其與現代云計算技術結合起來，將能夠通過互聯網在手機、平板電腦等移動設備上實現遠程控制空調運行狀況，達到智能控制的目的，可以直接降低空調使用中不必要的能耗，對我國空調節能產業的發展有重大意義。
2中國空調產業現狀
2.1空調的歷史
在1902年，美國人威利斯?開利為了保持印刷機工作時穩定的濕度和溫度，最先成功設計了第一個空調系統。最初的空調系統被廣泛應用于調節化工業、制藥業和軍火業等各個工業生產中的溫度和濕度。1922年開利工程公司研制成功了空調史上具有里程碑地位的產品―離心式空調機，大大提高了空調系統的效率，從此人開始成為空調服務的對象[22]。
2.2空調產業在中國的發展
自改革開放以來，中國經濟走上了飛速發展的道路。隨著人們生活水平的不斷提高，空調的使用變得普遍起來。全國各大城市興建的公共建筑，大多都配備了空調設備來提高環境的舒適度[23，24]。目前，空調在我國建筑物中普及率仍在不斷提高，使得我國已經成為繼美國、日本之后世界第三大空調市場，占全世界空調市場利用率的12%[25]。
空調的使用在中國發展到今天已經形成了一個規模巨大的產業。隨著科技水平的不斷提高和節能環保意識的不斷增強，國家也迫切希望能夠通過提高空調能耗的質量等級來實現節能減排的目的。希望能夠在滿足人民日益增長的物質需要的同時，減少能源消耗和碳排放，建立環境友好型和資源節約型社會，堅持貫徹我國可持續發展戰略。因此，國家相關政策的制定與實施也在向著更為節能環保的方面傾斜。隨著能源的短缺，節能逐步受到更為廣泛的注意和重視[26]。
節能空調，通俗地說就是用更少的電達到居室的溫度、濕度環境要求而且是達到消費者希望的居室內的條件要求[27]。節能空調能否實現節電的目的，不僅取決于產品本身的設計和制造，同時也取決于用戶的使用方式。
但是，目前我國節能空調還存在著生產技術、產品質量以及宣傳推廣等方面的不足。例如缺乏足夠的高效節能空調的技術研發和產業化支持政策，缺乏高效變頻壓縮機制造核心技術等高端技術，這些是需要我們克服的在技術層面的不足。而許多空調購買者不選擇節能空調的原因主要有以下幾點：價格相對普通空調偏高；節能效果不明顯，短期收益低；需要維護保養，容易出故障，節能不節錢；對節能產品缺乏足夠的了解等。這些則是我們要克服的在產品質量、宣傳推廣等方面的不足。
當前，我國已經出臺的空調節能標準有：2010年6月1日實施的《空調強制性國家標準》、2011年11月1日實施的《中央空調水系統節能控制裝置技術規范》等[28，29]。雖然國家已經制定了相關的規范政策，但受到政府監督困難、企業違規操作等問題影響，一些建筑工程在選用主機以及末端空調設備時，仍然沒有按照規定設計的要求進行選型。此外，一些數據也表明，在一些大型超市或者公共場合當中，冬季的供暖熱量和夏季的制冷量超過了標準。這些存在的問題都造成空調制冷取暖浪費了大量的能源[30]。
與國際相關標準相比，我國空調能效比還有很大發展空間，所以我國也在不斷改進并提高空調能效相關標準。因為能效等級越高的產品，生產成本往往高于能效較低的產品。投資者往往忽略了能耗指標的計算，而只重視投資成本，投資成本高的高效節能空調反而不受生產企業青睞[31]。相對應的高效節能空調的市場銷售價格也比較高，再加上人們對高效節能空調所得的節電長遠效益認識不清楚，往往只比較了購買時的價格差異，導致高效節能空調在整個空調市場的占有份額并不高[32]。為了提高高效節能的推廣，我國也對企業所生產高能效等級空調進行了相應的補貼，直接降低了高能效等級空調的市場銷售價格，在一定程度上提高了節能空調的普及率[33]。
在中國社會主義市場經濟條件下，作為消費者，首先關注的肯定是產品的價格和質量，優先選擇性價比高的商品。而作為生產企業，則是追求最大的利潤。國家作為管理者，有正確引導產業發展方向的義務。在最開始很長的一段時間里，我國對節能空調的推廣只是處于教育道德層面的宣傳，并沒有充分使用社會主義市場經濟中的價格杠桿來調節，結果是大家在意識層面認同節能空調的情況下繼續選擇了較高能耗、較低價格的空調。而在社會主義市場經濟下，價格杠桿往往比行政宣傳的效果更為直接和明顯。目前，我國直接按照生產空調能級相關標準給予企業相應補貼，使得企業在不漲價的前提下也能有錢賺，有效提高了企業生產節能空調的積極性。消費者間接享受到一定程度的優惠，其購買節能空調的積極性也得到了的提升。國家實現了節能減排的期望，企業的銷售量和盈利水平也沒有下降，消費者節約了金錢和電費，實現了多方共贏，促進了我國的可持續發展[34]。
在政府的大力支持下，2009年開始，國家對高效定頻空調器進行了補貼，2010年家發改委、財政部印發了關于調整高效節能空調，推廣財政部補貼政策的通知[35]。這說明了國家政策支持的體現無處不在，近幾年來“家電下鄉”、“以舊換新”等財政補貼政策相繼推出，在各大家電銷售地點均有出現。在主要針對推廣空調能效1、2級產品的“節能惠民工程”啟動后，為縮小節能與非節能產品的價格差距，106款1級產品扣除補貼后價格從1230～3500元不等，提高了群眾的消費積極性。有調查顯示，在湖南省節能空調的推廣使用中，共有20家空調生產企業參與，其中銷售數量最多的品牌是格力，購買節能空調的用戶中，機關及企事業單位所占的比例較大，為37.52%，其次為個人用戶，占10.23%，在一定程度上也可以反映出中國絕大多數城市的空調用戶分配狀況[36]。
3空調節能技術在中國的發展
在空調普及率大幅上升的情況下，空調用電量占我國總用電量的20%左右，占大中型城市夏季用電高峰負荷的40%左右。隨著能源問題日益凸顯和社會節能環保意識的不斷提高，我國也越來越重視發展空調節能技術。
空調節能技術，相對于其他較早引入空調并率先萌生節能意識的發達國家來說，我國發展比較晚，所以我國的節能空調技術相對于其他的國家來說經驗、技術方面略有不足。再加上我國的節能空調的市場份額不高，所以導致我國的空調節能技術相對于其他的國家來說還是有差距。但是隨著能源問題凸顯，國家愈來愈重視發展節能技術，不斷借鑒國外先進科技，加大促進了對空調節能技術的研究，我國的節能空調技術得到了蓬勃的發展[37]。雖然與發達國家還有一定的差距，但是我國空調節能技術已經取得了一定的成果，并得到相應的應用。
隨著時代的發展與進步，我國的空調生產企業也逐漸意識到了發展空調節能技術的重要性和趨勢性，在產品節能技術研發和整體質量水平提高方面更加重視，企業在產品開發和節能技術研究方面的投入正在逐漸加大，圍繞產品生產的基礎技術、系統開發設計、測試分析、專業配套、節能減排和制冷劑替代技術等方面開展了全方位、深層次的長期性開發研究，不斷提高自主研發和創新能力。在眾多企業的共同努力下，一項項具備世界級技術水平的新技術、新產品在行業內接連推出并直接服務于市場，實現了空調行業整體節能技術水平的穩步提高[38]。
但是，總體來看我國空調能效等級整體水平依然較低，缺少前瞻性的未來空調技術方式。例如獨立除濕空調技術（包括除濕部分和新型的顯熱空調技術）、局部空調供冷技術、變頻空調技術、蓄冷空調技術、綠色數據中心空調節能技術、合理的熱電冷聯供技術、太陽能空調技術、熱聲制冷技術、熱泵技術、降低空調負荷等相關技術等[39～49]。這些技術雖然獲得了一定的研究成果，但尚不成熟且使用范圍較小，無法投入大大規模的工業生產中。
由于空調生產廠家的多元化，企業出于商業原因往往不會共享節能空調的規格參數和生產技術，這直接影響了空調市場整體能效的提高。不同空調生產企業所生產的空調往往具有不同的規格參數，難以統一標準。如果能夠結合現代智能技術和云計算功能，通過手機、平板電腦等移動設備在特定的APP實現便捷的智能化控制，就能直接實現降低空調能耗的目的。
4智能化與云計算結合技術
云計算是一種利用互聯網實現隨時隨地、按需求、便捷地訪問共享資源池（如計算設施、儲存設備、應用程序等）。云計算的基本原理是，通過計算分布在大量的分布式計算機上，而非本地計算機或遠程服務器中，企業數據中心的運行將更與互聯網相似。這使得企業能夠將資源切換到需要的應用上，根據需求訪這使得企業能夠將資源切換到需要的應用上，根據需求訪問計算機和存儲系統[50，51]。
鑒于難以統一不同企業生產規格參數相一致的空調，結合現代智能技術和云計算功能引入智能空調節能控制器。智能空調節能控制器為一獨立輔助控制器，適用于市場上絕大多數類型的空調。通過智能空調節能控制器，可以實時監測空調的工作狀態，然后使用者或管理者可以在手機、平板電腦等移動設備上通過互聯網在特定APP上遠程調控空調的運行狀態。實現合理的使用空調，避免不必要的能耗，這樣不僅可以增加空調壽命，還可以有效的實現節能減排的目的。
4.1智能空調節能控制器功能參數
通過智能空調節能控制器，可實時監控并調整空調的運行狀態。主要功能參數包括定時開關機、智能溫度鎖定、智能感應溫度開關機、智能人體感應開關和空調狀態查詢與設置。
4.1.1定時開關機
控制參數：空調狀態（開關機）、空調模式（制冷或制熱）、空調溫度、風門狀態（擺風或不擺風）、執行時段、執行日期。
通過此功能可以減少空調人工管理成本，并便捷有效達到合理控制的目的。
4.1.2智能溫度鎖定
將鎖定溫度打開狀態，在空調開機的狀態下，分體節能模塊在5min內若檢測到空調的設置溫度比制冷標準溫度低，或者空調的設置溫度比制熱標準溫度要高，那么分體節能控制器會將空調鎖定到標準溫度（若空調是制冷的情況下，鎖定到制冷標準溫度。若空調是制熱的情況下，鎖定到制熱標準溫度）。在打開鎖定溫度的情況下，需要查看一下節能器的節能參數中制冷標準溫度、制熱標準溫度是否是符合鎖定溫度要求。
通過此功能可以根據智能感應溫度變化調整空調設定溫度，減少了空調額外的能耗。
4.1.3智能感應溫度開關機
將空調打開時，分體節能模塊檢測到的室溫在禁止開機溫度區間內，分體節能模塊將禁止開機，會將空調關機。
通過此功能可以根據智能感應溫度判斷空調的是否需要工作，智能化的實現了空調開啟與關閉，減少了空調不必要的能耗。
4.1.4智能人體感應開關設置
（1）智能人體感應開設置：當人體感應開功能打開后，如果分體節能模塊接入智能人體感應裝置，連續5min均有檢測到人體后執行開機命令。
（2）智能人體感應關設置：當人體感應關功能打開后，如果分體節能模K接入智能人體感應裝置，連續30min未檢測到有人后執行關機命令。
通過此功能可以根據監測環境內是否有人而智能選擇空調工作狀態，有效避免了人離開而忘記關閉空調所造成的能耗。
4.1.5空調狀態查詢與設置
可以查詢并設置空調狀態、空調模式、風門狀態、室內溫度、設置溫度、出風溫度、傳感器的狀態、節能器狀態等。
通過此功能可實時在線了解空調工作狀態，并可根據個人需要和環境變化作出相應的調整，實現了便捷合理控制空調工作狀態。
4.2技術應用實例
與某環保公司合作，在某企業員工宿舍實踐所得數據見表1。
僅員工宿舍樓一間宿舍一天理論可節電量平均為：160330÷6÷30÷189=4.7（kW?h）；公司宿舍樓A，B，C，D棟實際入住189間宿舍，5～10月份預計可節電量160330kW?h，節能效果顯著。如果能夠大范圍廣泛推廣到城市，節能潛力巨大。
5討論與結論
面對中國空調市場企業品牌繁多、產品生產參數規格不一的局面，結合現代智能化和云計算結合的功能，在手機、平板電腦等移動設備上通過互聯網實現實時監控、遠程操作和智能控制的目的。有效地降低了因不合理使用空調所產生的額外能源消耗，并且適用于市場上絕大多數空調，有利于提高我國空調節能領域整體的節能水平。
與傳統空調節能技術相比，最大的創新就是改變了過去“遙控器是唯一控制空調運行的工具”的觀念，實現了手機、平板電腦等多種互聯網端口控制的功能。智能空調產品正是通過把空調運行控制系統鏈接到互聯網操作平臺上來實現的。未來生活中實現對家中所有設備的控制定是朝著無線化、可移動化的方向發展。如今，隨著移動互聯網的飛速發展，讓我們的無線傳輸及控制變得無比簡單?；跓o線網絡系統開發出的適用于用戶控制的智能家居就變得相對簡單起來。這也就意味著用戶只需通過手機、平板電腦等智能移動設備，甚至是當前比較流行的可穿戴設備等就可輕松實現對家里的一切控制，不僅為人們的日常生活提供了極大的便利，還有效地減少了能源的消耗。
隨著生活水平的不斷提高，空調已經成為高普及率的高能耗設備?，F今，能源問題凸顯，節能減排已經成為21世紀發展的重要主題之一。國家和企業為了提高節能空調的市場占有率，也紛紛都加大了對空調節能技術的投入和相應的政策補貼與推廣。由此，發展空調節能技術對我國實施可持續發展戰略和提升我國企業競爭力有著深遠意義。
考慮到目前缺乏統一的、前沿性的、易于推廣實施的空調節能技術。結合當今正廣泛使用并快速向前發展的智能化與云計算結合的技術，確定了該技術的的功能特性及可行性，并通過實例一定程度上反映了該技術應用所產生的顯著節能效果。若能將此空調節能技術在全國范圍內大規模推廣，必將有效地降低我國城市能耗總量和減少碳排放，達到節能減排的目的，有利于實施我國可持續發展戰略。
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【關鍵詞】云計算 數據中心 探討
隨著“云計算時代”的來臨，越來越多的政府機關、企事業單位開始逐步將各自的業務信息系統向“云”上遷移，云計算行業已經成為未來ICT（（Information Communication Technology）領域中發展的重要方向。隨著云計算需求量的增大，越來越多的數據中心開始在各地建立起來。盡管云計算本身能夠提高效率，避免計算資源的浪費，但同時，云計算自身的能耗問題也逐步凸顯出來。
根據權威機構的研究結果表明，數據中心耗費了全球1.5%至2%的電力，并且以每年12%的增長率增長。全球數據中心耗電量同樣驚人，據IDC報告，2005年全球數據中心的耗電量是全球用電量的0.8%。2007年全球數據中心耗費的總能量達到了3300億千瓦時，相當于整個英國的電力需求。美國環保署報告，2011年美國的數據中心全年累計耗電1000億千瓦時，占全美當年總耗電量的1.5%，電費約74億美元。數據中心已經成為名副其實的“電老虎”。同時，數據中心電力的消耗會帶來大量的碳排放，自2008年以來，全球數據中心每年都產生大約8000萬噸二氧化碳，據預估，在2020年碳排放將達到3.4億噸。
作為發展中國家，中國未來經濟的發展必須走節能環保之路。云計算作為當前ICT發展重點方向，也必須尋找出一整套行之有效的節能技術手段。在數據中心的建設過程中，綜合當前技術發展現狀，應從以下三個方面開展技術革新，節約能源，建設更“綠色”的數據中心。
1 IT節能技術的革新
IT技術是云計算技術的核心，目前業界對于IT技術的研究重心已經由發展初期關注如何提高計算系統的高速度高性能，轉向如何提高計算系統的計算效率（提高能耗比）。云計算的數據中心是所有計算和存儲的中心，因此要構建“綠色”的數據中心，首先從IT節能技術的革新開始。
CPU體系結構的變化。CPU作為計算機的“心臟”主要有CISC（Complex Instruction Set Computer，復雜指令系統計算機）和RISC（Reduced Instruction Set Computer，精簡指令系統計算機）兩種體系結構。Intel公司出品的X86系列CPU就是典型的CISC產品，其特點是指令復雜，指令長度較長，編解碼復雜，需要分解成多個微指令去執行，雖然便于提高計算機性能，但導致能耗大，相對而言，能耗比偏低。相對于此，大家常用的手機、PAD等智能移動終端多以ARM系列CPU為主，特點是性能相對較差，能耗低。隨著近年來，電子技術飛速發展，以ARM為代表的CPU已經在能耗比上逐漸超越X86，并在計算密集型應用中逐漸嶄露頭角，逐漸引入到數據中心建設中。以百度為例，2012年底，該公司實現ARM Server全球首次規?；瘧?。并將GPU應用于機器學習領域。通過對程序的重構和優化，實現CPU單核加速400倍，將每瓦特的計算能力提升34倍的成果，大幅降低數據中心能耗。
存儲技術的改進。當前計算機系統主要采用機械式硬盤，優點是技術成熟、價格低廉、使用方便，缺點是能耗較高。通過引入固態硬盤（Solid State Drive）將極大地緩解存儲設備的能耗問題。固態硬盤，使用閃存顆粒作為存儲單元，不再采用傳統的機械存儲方法，使用模擬的方式虛擬出傳統硬盤存取方式和扇區等，區別于傳統機械式硬盤，突出特點是沒有機械結構，利用傳統的NAND Flash特性，以區塊寫入和抹除的方式來作讀寫的功能，因此在讀寫的效率上，非常依賴閃存技術的發展。與傳統機械式硬盤比較，具有低耗電、耐震、穩定性高、耐低溫等優點。IBM近期推出“FlashSystem”系列全閃存存儲服務器，有關負責人指出：數據中心建設中，采用SSD建設方案不僅有性能優勢，也更省電，且在散熱措施上的投資也要比傳統硬盤小很多，綜合來看，采用SSD技術是符合當前技術發展潮流的。
研發低能耗操作系統。隨著基礎硬件平臺的演變，低能耗的ARM系列CPU和SSD硬盤的廣泛使用，操作系統也需要全面調整體系結構，應將“低能耗，高效率、適度資源使用”原則作為未來計算機操作系統的重要設計原則。例如，微軟在Windows 7操作系統中推出ReadyBoost的技術，通過閃存減少常用軟件從較慢的機械硬盤中調用的次數，把讀取延誤減至最低，相應提高性能的同時，降低了能耗。未來在服務器操作系統中，將出現更多的新技術，為降低服務器功耗提供更多的技術支持。
2 機房系統的技術革新
根據最新統計，機房系統占整個數據中心的電耗比例已經達到45%，其中冷源部分占到2/3。綠色數據中心的構建，機房系統的節能解決方案成了重中之重，刻不容緩。
采用自然冷卻的冷水機組。數據中心通常都需要常年不間斷供冷，常規的制冷系統，室外溫度即使是低于或遠低于其循環冷凍水溫的情況下冷水機組也需要照常運行。自然冷卻（Freecooling）機組與常規冷水機組最大的區別在于它帶有獨特的風冷自然冷卻換熱器，其運行優先利用天然環境的低溫空氣冷卻循環冷凍水，可以實現無壓縮機運行制冷，顯著節省壓縮機的電耗。在夏季，自然冷卻機組與常規空調一樣仍舊采用壓縮機制冷。在過渡季，當環境溫度達到比冷凍水回水溫度低2℃或以上時，開起自然冷卻，利用冷空氣的冷量預冷冷凍水，無需壓縮機功耗；自然冷卻不足部分，再由常規壓縮制冷接力，從而減少了系統功耗。在冬季，完全靠自然冷卻冷卻冷凍水，不需壓縮機開起，只需少量風扇電耗，能效比高達20以上。通過自然冷卻技術，在過渡季和冬季減少了壓縮機工作時間和強度，有效降低了制冷功耗。與常規的冷水機組相比，據計算，北京所在緯度地區為例，常年節電達到30%-38%。
熱回收技術利用。大型數據中心常年需要不間斷的冷源，需要冷水機組高效制冷完成。而與數據中心配套的周邊辦公、運維和宿舍在冬季卻同時需要大量的熱量來解決供暖問題。在常規設計中，供暖需要鍋爐或熱泵解決，需要消耗大量的能源。新的熱回收技術，免費利用制冷機組在制冷時候向環境中排放的冷凝熱來加熱供暖系統，從而不需要鍋爐或熱泵系統。在冬季需要供暖時，系統回收冷凝熱來實現，多余的冷凝熱仍舊排放到環境中去。由于實現制冷機組的冷熱聯供，空調綜合能效比達到9-10，這是其他任何冷機效率所無法比擬的。采用這種熱回收技術，一個數據中心的上萬平方米的辦公、運維和宿舍都可以實現免費供暖。
高效磁懸浮變頻離心冷水機組。磁懸浮離心壓縮機代表了當今最先進的壓縮機技術趨勢。變頻驅動的高效磁懸浮無油離心式壓縮機采用磁懸浮軸承技術，高性能脈寬調制（PWM）永磁同步電動機，其轉速隨負荷變化而自動調節，確保機組在各工況下始終處于最佳運行狀態，使機組在滿負荷及部分負荷時均能高效運行。無油磁懸浮軸承，無任何接觸摩擦，無需油系統，顯著增加機組可靠性，保養簡單方便；無換熱器油膜熱阻，可提高蒸發、冷凝換熱效率達15%左右，提升離心機組運行效率。采用該技術建設的空調機組具有當前最高的使用效率，無論在滿負荷下，還是在部分負荷下，機組都有非常高的能效系數，空調綜合能效比值達到10。
3 數據中心建設的技術革新
解決計算時代數據中心的能耗問題，除了在IT技術和機房系統的節能方面做出努力外，還需要在數據中心建設上做出整體的節能考慮，目前主要數據中心建設節能技術革新主要體現在以下兩個方面：
全面使用DCIM軟件。傳統數據中心的基礎設施運行效率低下是運維中的長期困擾，企業在初期缺少合理的規模設計，并在后期未能提高總體的管控能力是關鍵因素。為此多功能的數據中心基礎設施管理（DCIM）軟件作為一種解決方案被引入進了企業，全球已有上百家公司提供數據中心基礎設施解決方案。DCIM 解決方案可幫助CIO收集個人設備的電源和冷卻系統信息以及測量的能源消耗情況，動態配置能源使用方案。如艾默生電氣公司的Trellis平臺，被康普收購的iTRACS公司，都可以幫助企業積極主動地管理能源使用和自動執行的內部任務計劃，以降低運營成本。DCIM軟件管理讓IT管理人員與設備管理人員可以更好地交流并協同工作，顯而易見的好處是可以實現至少30%的節能效果，有助于讓PUE（Power Usage Effectiveness，衡量數據中心能源效率指標）值降至1.22甚至更低。根據IDC研究，DCIM有望在未來幾年保持穩健的增長態勢。在2011年， DCIM軟件和服務的市場總額達2.47億美元。到2016年，DCIM市場將增長到6.9億美元，年增長率為22.8%。
加強能源效率審計。近年來，企業對能效審計工作越來越關注，國外的很多成功經驗也表明，能效管理將成為決定企業發展的“軟實力”。德國能效博士柯文諾表示：“高能耗企業發展到今天，年產值已經不再是企業強大與否的唯一指標，重不重視節能技術正成為決定企業成敗的關鍵因素?！睌祿行倪\維過程中，信息化部門可通過定期審計并分析有關數據，實時掌握能耗情況，便于確定能耗突出點，從而有針對性地完善方案，優化配置。數據中心通過引入能源效率審計，有助于進一步節能工作的開展。
目前，信息技術正在日新月異的發展，云計算逐步在我國落地。從資源節約角度，云計算為我們的節能、環保提供了一個非常好的發展方向，但是大規模的云計算數據中心的建設又給我們帶來了數據中心能耗突出的實際問題。因此，我們既要用好云計算，同時也要管好云計算，只有通過IT技術革新、機房系統建設技術革新、數據中心技術革新等多項節能舉措并行，才能更好的將云計算為我們建設服務，才能真正的享受云計算帶來的種種好處。
參考文獻
[1]舒爾茨著.韓毅剛等譯.綠色虛擬數據中心[M].北京：人民郵電出版社.
[2]領先騰訊阿里.百度云數據中心國內PUE第一.http：//.cn IT專家網論壇[Z].2014，04，17
[3]解讀云計算時代歐洲數據中心節能新技術.http：///yjs2568 6.shtml.2011-07-01.
[4]王珂.數據中心節能的前沿高招.暢享網，[Z].2013.
作者單位
1.中國五礦集團公司 北京市 100044
2.中節能科技投資有限公司 北京市 100082
根據權威機構的研究結果表明，數據中心耗費了全球1.5%至2%的電力，并且以每年12%的增長率增長。全球數據中心耗電量同樣驚人，據IDC報告，2005年全球數據中心的耗電量是全球用電量的0.8%。2007年全球數據中心耗費的總能量達到了3300億千瓦時，相當于整個英國的電力需求。美國環保署報告，2011年美國的數據中心全年累計耗電1000億千瓦時，占全美當年總耗電量的1.5%，電費約74億美元。數據中心已經成為名副其實的“電老虎”。同時，數據中心電力的消耗會帶來大量的碳排放，自2008年以來，全球數據中心每年都產生大約8000萬噸二氧化碳，據預估，在2020年碳排放將達到3.4億噸。
作為發展中國家，中國未來經濟的發展必須走節能環保之路。云計算作為當前ICT發展重點方向，也必須尋找出一整套行之有效的節能技術手段。在數據中心的建設過程中，綜合當前技術發展現狀，應從以下三個方面開展技術革新，節約能源，建設更“綠色”的數據中心。
1 IT節能技術的革新
IT技術是云計算技術的核心，目前業界對于IT技術的研究重心已經由發展初期關注如何提高計算系統的高速度高性能，轉向如何提高計算系統的計算效率（提高能耗比）。云計算的數據中心是所有計算和存儲的中心，因此要構建“綠色”的數據中心，首先從IT節能技術的革新開始。
CPU體系結構的變化。CPU作為計算機的“心臟”主要有CISC（Complex Instruction Set Computer，復雜指令系統計算機）和RISC（Reduced Instruction Set Computer，精簡指令系統計算機）兩種體系結構。Intel公司出品的X86系列CPU就是典型的CISC產品，其特點是指令復雜，指令長度較長，編解碼復雜，需要分解成多個微指令去執行，雖然便于提高計算機性能，但導致能耗大，相對而言，能耗比偏低。相對于此，大家常用的手機、PAD等智能移動終端多以ARM系列CPU為主，特點是性能相對較差，能耗低。隨著近年來，電子技術飛速發展，以ARM為代表的CPU已經在能耗比上逐漸超越X86，并在計算密集型應用中逐漸嶄露頭角，逐漸引入到數據中心建設中。以百度為例，2012年底，該公司實現ARM Server全球首次規?；瘧?。并將GPU應用于機器學習領域。通過對程序的重構和優化，實現CPU單核加速400倍，將每瓦特的計算能力提升34倍的成果，大幅降低數據中心能耗。
存儲技術的改進。當前計算機系統主要采用機械式硬盤，優點是技術成熟、價格低廉、使用方便，缺點是能耗較高。通過引入固態硬盤（Solid State Drive）將極大地緩解存儲設備的能耗問題。固態硬盤，使用閃存顆粒作為存儲單元，不再采用傳統的機械存儲方法，使用模擬的方式虛擬出傳統硬盤存取方式和扇區等，區別于傳統機械式硬盤，突出特點是沒有機械結構，利用傳統的NAND Flash特性，以區塊寫入和抹除的方式來作讀寫的功能，因此在讀寫的效率上，非常依賴閃存技術的發展。與傳統機械式硬盤比較，具有低耗電、耐震、穩定性高、耐低溫等優點。IBM近期推出“FlashSystem”系列全閃存存儲服務器，有關負責人指出：數據中心建設中，采用SSD建設方案不僅有性能優勢，也更省電，且在散熱措施上的投資也要比傳統硬盤小很多，綜合來看，采用SSD技術是符合當前技術發展潮流的。
研發低能耗操作系統。隨著基礎硬件平臺的演變，低能耗的ARM系列CPU和SSD硬盤的廣泛使用，操作系統也需要全面調整體系結構，應將“低能耗，高效率、適度資源使用”原則作為未來計算機操作系統的重要設計原則。例如，微軟在Windows 7操作系統中推出ReadyBoost的技術，通過閃存減少常用軟件從較慢的機械硬盤中調用的次數，把讀取延誤減至最低，相應提高性能的同時，降低了能耗。未來在服務器操作系統中，將出現更多的新技術，為降低服務器功耗提供更多的技術支持。
2 機房系統的技術革新
根據最新統計，機房系統占整個數據中心的電耗比例已經達到45%，其中冷源部分占到2/3。綠色數據中心的構建，機房系統的節能解決方案成了重中之重，刻不容緩。
采用自然冷卻的冷水機組。數據中心通常都需要常年不間斷供冷，常規的制冷系統，室外溫度即使是低于或遠低于其循環冷凍水溫的情況下冷水機組也需要照常運行。自然冷卻（Freecooling）機組與常規冷水機組最大的區別在于它帶有獨特的風冷自然冷卻換熱器，其運行優先利用天然環境的低溫空氣冷卻循環冷凍水，可以實現無壓縮機運行制冷，顯著節省壓縮機的電耗。在夏季，自然冷卻機組與常規空調一樣仍舊采用壓縮機制冷。在過渡季，當環境溫度達到比冷凍水回水溫度低2℃或以上時，開起自然冷卻，利用冷空氣的冷量預冷冷凍水，無需壓縮機功耗；自然冷卻不足部分，再由常規壓縮制冷接力，從而減少了系統功耗。在冬季，完全靠自然冷卻冷卻冷凍水，不需壓縮機開起，只需少量風扇電耗，能效比高達20以上。通過自然冷卻技術，在過渡季和冬季減少了壓縮機工作時間和強度，有效降低了制冷功耗。與常規的冷水機組相比，據計算，北京所在緯度地區為例，常年節電達到30%-38%。
熱回收技術利用。大型數據中心常年需要不間斷的冷源，需要冷水機組高效制冷完成。而與數據中心配套的周邊辦公、運維和宿舍在冬季卻同時需要大量的熱量來解決供暖問題。在常規設計中，供暖需要鍋爐或熱泵解決，需要消耗大量的能源。新的熱回收技術，免費利用制冷機組在制冷時候向環境中排放的冷凝熱來加熱供暖系統，從而不需要鍋爐或熱泵系統。在冬季需要供暖時，系統回收冷凝熱來實現，多余的冷凝熱仍舊排放到環境中去。由于實現制冷機組的冷熱聯供，空調綜合能效比達到9-10，這是其他任何冷機效率所無法比擬的。采用這種熱回收技術，一個數據中心的上萬平方米的辦公、運維和宿舍都可以實現免費供暖。
高效磁懸浮變頻離心冷水機組。 磁懸浮離心壓縮機代表了當今最先進的壓縮機技術趨勢。變頻驅動的高效磁懸浮無油離心式壓縮機采用磁懸浮軸承技術，高性能脈寬調制（PWM）永磁同步電動機，其轉速隨負荷變化而自動調節，確保機組在各工況下始終處于最佳運行狀態，使機組在滿負荷及部分負荷時均能高效運行。無油磁懸浮軸承，無任何接觸摩擦，無需油系統，顯著增加機組可靠性，保養簡單方便；無換熱器油膜熱阻，可提高蒸發、冷凝換熱效率達15%左右，提升離心機組運行效率。采用該技術建設的空調機組具有當前最高的使用效率，無論在滿負荷下，還是在部分負荷下，機組都有非常高的能效系數，空調綜合能效比值達到10。
3 數據中心建設的技術革新
解決計算時代數據中心的能耗問題，除了在IT技術和機房系統的節能方面做出努力外，還需要在數據中心建設上做出整體的節能考慮，目前主要數據中心建設節能技術革新主要體現在以下兩個方面：
全面使用DCIM軟件。傳統數據中心的基礎設施運行效率低下是運維中的長期困擾，企業在初期缺少合理的規模設計，并在后期未能提高總體的管控能力是關鍵因素。為此多功能的數據中心基礎設施管理（DCIM）軟件作為一種解決方案被引入進了企業，全球已有上百家公司提供數據中心基礎設施解決方案。DCIM 解決方案可幫助CIO收集個人設備的電源和冷卻系統信息以及測量的能源消耗情況，動態配置能源使用方案。如艾默生電氣公司的Trellis平臺，被康普收購的iTRACS公司，都可以幫助企業積極主動地管理能源使用和自動執行的內部任務計劃，以降低運營成本。DCIM軟件管理讓IT管理人員與設備管理人員可以更好地交流并協同工作，顯而易見的好處是可以實現至少30%的節能效果，有助于讓PUE（Power Usage Effectiveness，衡量數據中心能源效率指標）值降至1.22甚至更低。根據IDC研究，DCIM有望在未來幾年保持穩健的增長態勢。在2011年， DCIM軟件和服務的市場總額達2.47億美元。到2016年，DCIM市場將增長到6.9億美元，年增長率為22.8%。
加強能源效率審計。近年來，企業對能效審計工作越來越關注，國外的很多成功經驗也表明，能效管理將成為決定企業發展的“軟實力”。德國能效博士柯文諾表示：“高能耗企業發展到今天，年產值已經不再是企業強大與否的唯一指標，重不重視節能技術正成為決定企業成敗的關鍵因素。”數據中心運維過程中，信息化部門可通過定期審計并分析有關數據，實時掌握能耗情況，便于確定能耗突出點，從而有針對性地完善方案，優化配置。數據中心通過引入能源效率審計，有助于進一步節能工作的開展。
目前，信息技術正在日新月異的發展，云計算逐步在我國落地。從資源節約角度，云計算為我們的節能、環保提供了一個非常好的發展方向，但是大規模的云計算數據中心的建設又給我們帶來了數據中心能耗突出的實際問題。因此，我們既要用好云計算，同時也要管好云計算，只有通過IT技術革新、機房系統建設技術革新、數據中心技術革新等多項節能舉措并行，才能更好的將云計算為我們建設服務，才能真正的享受云計算帶來的種種好處。
參考文獻
[1]舒爾茨著.韓毅剛等譯.綠色虛擬數據中心[M].北京：人民郵電出版社.
[2]領先騰訊阿里.百度云數據中心國內PUE第一.http：//datacenter.ctocio.com.cn IT專家網論壇[Z].2014，04，17
[3]解讀云計算時代歐洲數據中心節能新技術.http：//cloud.idcquan.com/yjs2568 6.shtml.2011-07-01.
[4]王珂.數據中心節能的前沿高招.暢享網，[Z].2013.
關鍵詞：云存儲；MapReduce；數據分類；節能算法；存儲模型
中圖分類號： TP393.09； TP274
文獻標志碼：A
Abstract： Constant expansion and that energy consumption factors are ignored with its design process， bring the problem of high energy consumption and low efficiency of the cloud storage system. And this problem has become a main bottleneck in the development of cloud computing and big data. Most of previous studies had been mostly used to adjust the entire storage node to the lowpower mode to save energy. According to the repetition of data and access rules， new storage model based on data classification was proposed. The storage area was divided into HotZone， ColdZone and ReduplicationZone so as to divisionally store the data according to the repetition and activity factor characteristics of each data file. Based on the new storage model， an energyefficient storage algorithm was designed and a new storage model was constructed. The experimental results show that， the new storage model improves the energy utilization rate of the distributed storage system nearly 25%， especially when the system load is lower than the given threshold.
Key words： cloud storage； MapReduce； data classification； energyefficient algorithm； storage model
0引言
據文獻[1]統計，2007年全球數據量達到281EB，而2007年到2011年這5年時間內，全球數據量增長了10倍。數據量的高速增長伴隨而來的是存儲系統規模的不斷擴大，這使得運營成本不斷提高，其成本不僅包括硬件、機房、冷卻設備等固定成本，還包括IT設備與冷卻設備的電能消耗等其他開銷；并且，系統的高能耗將導致過量溫室氣體的排放并引發環境問題。在能源價格上漲、數據中心存儲規模不斷擴大的今天，高能耗已逐漸成為制約大數據快速發展的一個主要瓶頸[2]。據文獻[3]統計，目前IT領域的二氧化碳排放量占全球的2%，而到2020年這一比例將翻番。2008年路由器、交換機、服務器、冷卻設備、數據中心等互聯網設備總共消耗8680億度電，占全球總耗電量的5.3%。紐約時報與麥肯錫在經過一年的聯合調查，最終在《紐約時報》上發表了“Power，pollution and the Internet”[4]，調查顯示Google數據中心年耗電量約3000000W，而Facebook則達到了600000W，而巨大的能耗中卻只有6%～12%的能耗被用于響應是相應，還是響應，請明確。用戶的請求。云存儲系統是云計算的重要組成部分，是各種云計算服務的基礎，云存儲在云計算中心的整個能耗組成中占有相當大的比例。據文獻[5-6]，云存儲系統占整個云計算中心能耗的27%～40%，所以無論從降低大數據服務提供商的運營成本，還是從降低能耗以保護環境的角度出發，研究云存儲系統中的節能技術都具有很大的現實意義與應用前景。
1相關研究
分布存儲系統一方面通過超額的資源供給與冗余設計以保障多維服務質量（Quality of Service， QoS）與系統可靠性；另一方面系統負載均衡算法專注于將用戶請求平均分發給系統中所有的服務器以提高系統的可用性。這些設計原則都沒有考慮到存儲系統的能耗因素，導致云存儲系統的能量利用日益暴露出高能耗、低效率的問題。
研究分布式存儲系統節能方面，根據軟硬件角度進行劃分，可分為硬件節能與軟件節能兩個方面[7]。硬件節能主要通過低能耗高效率的硬件設備或體系結構，對現有的高能耗存儲設備進行替換，從而達到節能的目的。硬件節能方法效果立竿見影，且不需要復雜的能耗管理組件；但是對于已經部署的大規模應用系統，大批量的硬件替換面臨成本過高的問題。軟件節能通過對存儲資源的有效調度，在不影響系統性能的前提條件下將部分存儲節點調整到低能耗模式，以達到節能的目的。由于不需要對現有硬件體系進行改變，軟件節能是目前云存儲節能技術的研究熱點。軟件節能研究主要集中在基于節點管理與數據管理兩方面。節點管理主要研究如何選擇存儲系統中的部分節點或磁盤為上層應用提供數據服務，并讓其他節點進入低能耗模式以達到降低能耗的目的。節點管理中被關閉節點的選擇與數據管理技術緊密相關，而目前已有的數據管理技術主要有基于靜態數據放置、動態數據放置與緩存預取三種。其中：基于靜態數據放置的數據管理根據固定的數據放置策略將數據存儲到系統中各節點上后，將不再改變其存儲結構；基于動態數據放置的數據管理根據數據訪問頻度動態調整數據存放的位置，將訪問頻度高與頻度低的數據遷移到不同磁盤上，對存儲低頻度數據的磁盤進行節能處理以降低系統能耗；基于緩存預取的數據管理[8]借鑒內存中的數據緩存思想，將磁盤中的數據取到內存或其他低能耗輔助存儲設備并使原磁盤進入低能耗模式以此達到節能的目的。
為了提高分布存儲系統的能耗利用率，根據數據的重復性及訪問規律，本文將數據進行分類存儲，在新的存儲結構下設計了適應節能的數據存儲及讀取算法。已有文獻[9-15]大多采用的是節點級的節能策略，即將整個存儲節點調整到低能耗模式以達到節能的目的。本文則主要采用將磁盤調整到休眠模式以達到節能的模式。而現有的磁盤級的節能研究[16-20]又主要采用基于硬件節能改進的方法，并沒有與存儲系統或系統負載特點進行有機的結合。與節點級的節能策略相比，磁盤級的節能策略在節能效率上不如前者。這是因為節點級的節能策略是對整個節點實施節能，而磁盤級的節能策略則是對節點的部分存儲設備實施節能處理。
2適應節能的數據存儲結構及算法
2.1基于數據分類的存儲結構
文獻[10]中將Rack劃分為ActiveZone與SleepZone兩個存儲區域，根據不同數據的訪問頻率與規律計算活動因子以配置數據的存儲區域，通過數據中心負載規律適時對SleepZone區域中的服務器進行休眠處理以達到節能的目的，此方法屬于節點級的節能方法。節點級的節能方法通過對整個存儲節點進行節能處理達到節能的目的，為了不影響系統數據的可用性并適應數據塊的訪問規律，需要周期性地對系統存儲結構進行重配置，在存儲結構重配置的過程中需要在節點間進行大量的數據傳輸操作。當系統規模較為龐大時，網絡傳輸成本較高。將存儲結構重配置時的數據傳輸操作控制在同一個節點內，可以有效地節省網絡傳輸成本。另外，當本文對存儲系統中數據文件建立MD5值索引時，發現系統中存在著大量的重復數據。實際上，據文獻[21]研究發現，應用系統所保存的數據中高達60%是冗余的，而且隨著時間的推移越來越多?；谝陨峡紤]，本文提出基于數據分類的存儲結構區域劃分方法（定義1），首先將數據按照數據文件重復性與數據塊活動因子[10]將數據分為3種：重復數據文件、熱數據塊與冷數據塊。將這3種類型的文件分別存儲到重復文件區、熱數據塊區與冷數據塊區，如圖1所示為一個擁有8塊磁盤的DataNode節點的存儲結構劃分方式，其中：熱數據塊區有4塊磁盤，冷數據塊區域重復文件區分別占2塊磁盤。
定義1基于數據分類的存儲結構。將基于數據分類的存儲區域劃分定義為三元組：
StorageZone=〈HotZone，ColdZone，ReduplicationZone〉
其中HotZone、ColdZone與ReduplicationZone分別表示系統中各存儲節點中處于熱數據塊區、冷數據塊區與重復文件區中所有磁盤的集合。節能模式下（系統負載較低時），系統可將ColdZone與ReduplicationZone中的磁盤進行休眠處理。ReduplicationZone中用于存儲冗余的數據文件的數據塊（ReduplicationZone中，如采用原文件存儲方式代替數據塊副本存儲機制可大幅度節約存儲資源）。對于判斷數據塊是應該存儲在ColdZone還是在HotZone區域的問題，采用文獻[10]中提出的數據塊活動因子與存儲結構重配置相互結合的方法，本文不對此問題進行進一步的討論。下文將對適應節能的數據存儲策略及適應節能的數據塊讀取策略進行介紹。
2.2適應節能數據存儲策略
由于基于機架感知的數據塊存儲策略沒有考慮到節能狀態下的節點（或磁盤）的當前狀態、節能的存儲結構，出現與現有算法的不適應問題。在2.1節存儲結構區域劃分的基礎上，本節提出了適應節能的數據存儲算法，其中矩陣F表示文件分塊矩陣（文獻[10]定義3）。
4.2適應節能的磁盤級存儲結構分析
4.2.1ReduplicationZone存儲區域
由于ReduplicationZone中用于直接存儲冗余的數據文件，所以系統文件冗余率越高，ReduplicationZone區域磁盤數量越多。ColdZone與HotZone區域磁盤數量取決于平均活動因子[10]，而平均活動因子由數據塊的訪問頻率決定。系統中的數據塊訪問越頻繁，數據塊平均活動因子越大，HotZone區域磁盤數量越大，ColdZone區域磁盤數量越??；反之則相反。所以，為了測試存儲區域結構的劃分，實驗分為兩步：1）向實驗環境中隨機存儲有一定冗余率的數據文件，進行ReduplicationZone與HotZone存儲區域的劃分；2）模擬不同的數據塊訪問頻率，計算不同數據文件的活動因子，進行HotZone與ColdZone存儲區域的劃分。實驗利用CloudSim模擬出大量的DataNode節點，每個DataNode節點擁有多個磁盤。實驗中實現了ReduplicationZone區域基于副本的與原文件的兩種存儲方法，采用原文件存儲方式代替數據塊副本存儲機制可大幅度節約存儲資源。
4.2.2ColdZone存儲區域
文獻[10]中定義9對數據塊活動因子af進行了定義，活動因子af用于度量節能環境下數據文件的數據塊處于活動存儲節點（HotZone區域）中的備份數，當數據活躍程度越高（同一時間段內被訪問次數多）時，af值越高越能適應該數據塊的訪問性能；相反數據活動程度低時可通過調低活動因子來達到節能的目的。af可根據數據塊的訪問頻率或規律計算。系統平均活動因子af可用于度量系統中數據的整體活躍程度，af值越高說明系統中數據越活躍。
4.3節能效果分析
通過第3章能耗模型的分析可知，系統節能效率由處于節能狀態的磁盤數量與時間決定。其中磁盤數量為ColdZone與ReduplicationZone區域磁盤數之和，而時間由系統節能模式切換算法決定。通過上文分析可知，系統數據冗余率越高，系統平均活動因子af越小，可節能的磁盤數越大；系統一天中負載低于閾值μ的時間越長，節能模式時間越長，則系統節能效率越高。極端情況下，當系統整天負載都大于閾值μ時，系統不能進入節能模式，節能效率為0；當系統整天負載都小于閾值μ時，系統節能效率達到最大。
5結語
為了提高分布存儲系統的能耗利用率，根據數據的重復性及訪問規律，本文設計了基于數據分類的存儲模型，能夠有效地減小已有節能算法在存儲結構重配置過程中的數據傳輸成本。圍繞新的存儲模型，設計了適應節能的數據存儲算法并建立了能耗模型。實驗結果表明：新的存儲模型能夠提高系統磁盤級的能耗利用率，適應節能的數據存儲算法能夠很好地解決傳統算法對節能模式的適應問題。已有研究主要采用基于硬件節能改進的方法，并沒有與存儲系統或系統負載特點進行有機的結合。雖然，與節點級的節能策略相比，磁盤級的節能策略在節能效率上不如前者，但在實際的大數據應用環境下，節點級的節能策略需要考慮的不僅僅是數據存儲層的QoS保障問題，并且需要考慮任務執行層的QoS保障問題。因為節點級的節能策略使得數據存儲層（磁盤）與計算層（CPU與內存）同時不能立即響應任務的請求，這樣使得節點級的節能策略需要考慮的問題更多、更復雜。與此相反，磁盤級的節能策略在節能模式下系統中所有節點的CPU與內存都處于工作狀態，能夠對任務進行立即響應，并不需要關心任務執行層的QoS保障問題，這樣使得云存儲系統只需要考慮職責范圍內的數據存儲層的QoS保障問題即可，具有良好的功能任務分層控制，有利于工程實現。
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減法的簡便運算。減法的簡便運算主要是運用減法的運算性質，即連減兩個數等于減去這兩個數的和。
乘法的簡便運算之一——巧用乘法交換律和乘法結合律進行簡便運算。其基本方法也是通過交換和結合達到湊成整十、整百、整千的數，便于我們口算出結果。
乘法的簡便運算之二——巧用乘法分配律。對乘法分配律的運用有正用乘法分配律和倒用乘法分配律兩種形式。
乘法的簡便運算之二——乘法分配律的復雜用法。有些看似不能直接運用乘法分配律的簡便運算題目，需要通過變形處理，才能運用乘法分配律解決問題。
作為全球領先的網絡解決方案提供商，思科一直致力于數字化醫院的規劃與建設，擁有在全球范圍醫療行業信息化建設合作的成功經驗，自2005年以來已經連續八年參加中華醫院信息網絡大會。思科非常重視在中國醫療領域的投資和發展，致力于同各級政府、醫療單位和行業合作伙伴一起推動醫療改革發展。為了進一步提高中國醫療信息化建設與應用水平，推動中國醫療衛生信息化事業的創新發展，思科于2010年與CHIMA簽署了合作備忘錄。
思科一直致力于成為云計算和云服務方面的引領者與核心驅動者之一。思科全球副總裁兼大中華區企業事業部總裁張思華先生表示：“思科的云戰略就是使用戶居于中心，將網絡作為云的運作平臺，通過為用戶部署云服務，來確保其協同、創新和安全地開展業務，從而進一步加速云服務業務的不斷發展。同時，思科還將通過豐富的云生態系統，幫助客戶部署經過全面測試、行業最佳的整體云解決方案，并最終將自身打造成為基于網絡平臺優勢提供云服務的市場領導者?！?/p>
隨著云計算技術應用的不斷成熟，思科著力研發將云計算技術運用于醫療行業的數字化解決方案。思科在此次大會上展示了其創新的基于云計算技術的智能互聯醫院解決方案，包括基于云計算技術的數據中心和虛擬終端、智能互聯－思科移動和無線解決方案和醫院內外統一協作醫療解決方案，以及協作式醫療技術（包括遠程醫療和院內互聯）和區域協作醫療網絡云技術在思科“思蜀援川”項目中的應用。
對醫療機構而言，大量的業務應用數據、臨床檢驗數據、醫學影像數據對網絡的帶寬、可靠性等都提出非常高的要求。思科基于云計算技術的數據中心和虛擬終端技術，先進的高速萬兆級局域數據網絡技術以及數據、語音、視頻、樓宇觀察等各類信息網絡的全面融合技術，能夠為醫療機構提供面向未來的網絡基礎設施，從根本上保證數字化醫院的運行。
與此同時，思科的移動和無線解決方案為醫護人員、管理人員和訪客提供無所不在的移動網絡接入服務，集成化安全特性可以為保護敏感的患者數據提供先進的身份驗證和加密技術。全面的思科網絡和先進的管理工具可以提供集中、經濟有效的管理并確?？煽啃?。
思科提供的統一通信（基于IP網絡的多功能語音及視頻電話技術）、思科網真（高清數字視頻會議技術）、數字媒體系統（基于IP網絡的信息發送與顯示平臺）等主要協同技術優化了醫院工作人員的工作流程，為醫護人員提供無縫整合的數據，使醫護人員能夠更加便捷地隨時隨地獲得所需的業務信息，進而為患者提供更可靠的、更高質量的醫療服務。
1.教會學生讀懂題目
（1）題目冗長。應用題中對事件的過多贅述，往往造成學生對題目的閱讀產生疲憊感，以至于無法在題目中及時有效地把握正確的信息進行解答，甚至做出錯誤的判斷。（2）給出的已知條件表述不直接。應用題中或許不總會正面給出學生做題所需的已知量，缺乏分析能力的學生也許就不能正確找到隱含條件，并運用此已知量來求得答案。（3）不能正確判斷比較量。在一些應用題中，往往出現A 物比B 物大多少，B 物比C 物大多少，已知A 物，求C 物等題。在處理這些問題中，學生們往往不能清晰辨認出各方之間的關系，導致做題困難。（4）概念不清。在一些應用題中，已知條件給出的是半徑還是直徑，求半圓周長抑或是圓周長，學生們也不時會弄錯。但這除了是概念不清外，也有可能是粗心導致的結果。（5）錯誤的習慣性思維。部分學生認為給出的條件都有用，給出的條件都只用一次。但這并不總是如此。相反，有些題目給出的條件就是混淆視聽、而有些條件卻需要用上兩次才能解決。
2.教會學生運用直觀式方法解答小學數學應用題
2.1 會借助圖形解答應用題
在小學數學應用題的解答過程中，動用線段等圖形輔助工具解答題目是最直觀且準確率最高的方法之一。小學生的思維正處于以具體形象思維為主，向以抽象邏輯思維為主的過渡階段。思考總是離不開形象的材料作為輔助手段，對于抽象的總是理解起來比較困難。而這一轉變往往依靠一定量的直觀思維做基礎，學生才可以在遇到相類似題目時迅速反應過來。而當學生們在面對此類題目也無需再依靠畫圖便能準備理清各者之間的關系時，便是抽象思維的培養。例1：十棵樹苗，要栽五行，每行四棵，請你想法。解符合題目要求的圖形應是一個五角星。4×5÷2=10。因為五角星的5條邊交叉重復，應減去一半。
2.2 會利用方程解答應用題
同任何一種知識點的學習一樣，利用方程解決實際問題的教學也決不能僅僅停留在“會”的層面，而應該以“會”為依托支點 ，追求更為深入的數學化， 只有這樣方程思維模型的抽象構建才能實現。方程這個名詞在小學生看來像是一個極其復雜的內容，為此，老師務必引導學生正確接受方程這一解題方法，使學生從圖像思維模式過渡到運用準確的數學語言解答小學數學應用題。算術算法的特點是未知數不參加列式，根據題里的數量關系，確定是怎樣用已知數算出未知數，再列式計算；而方程算法的特點是，未知數是用字母表示，然后參加列式，根據題意找出數量間的相等關系，再列方程解。
3.訓練小學生加、減、乘、除運算能力
