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研究發現僅需修改 30 行Linux程式碼，目前大型資料中心最高可省下30%電力

取自：電腦王

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janus 發表於 2025年4月19日 16:30

研究發現僅需修改 30 行Linux程式碼，目前大型資料中心最高可省下30%電力

在全球網路流量與人工智慧應用持續成長的趨勢下，資料中心的能源消耗一直是各界關注的焦點。根據統計，光是美國在 2023 年，資料中心就消耗了全國約 4% 的總電力，且預計在 2028 年將飆升至 12%。面對如此龐大的能源需求，如何提升資料中心的能源效率成為重要的課題。

近期，加拿大滑鐵盧大學的研究團隊傳來好消息！由系統與網路教授 Martin Karsten 領軍的研究團隊，與雲端運算服務供應商 Fastly 的傑出工程師 Joe Damato 合作，發現僅需修改 Linux 作業系統核心中約 30 行的程式碼，就能夠顯著降低資料中心的電力消耗，最高可達到 30%。

這項突破性的研究成果，是由 Karsten 教授與其碩士生 Peter Cai 共同發現。他們指出，Linux 作業系統在核心層級處理網路流量時存在效率低下的問題。核心作為作業系統的「心臟」，負責管理硬體與進程之間的溝通和資源。在處理網路傳輸的「資料包」時，系統會透過輪詢機制檢查是否有新的數據包傳入，然而在低流量時，這種持續輪詢的機制反而會造成不必要的能源浪費。

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針對這個問題，Karsten 教授團隊提出優化方案，不再以固定的時間間隔進行輪詢，而是根據應用程式的實際網路流量狀況動態調整。在高流量時期維持忙碌輪詢，而在低流量時期則恢復基於中斷的傳輸機制，藉此大幅提升能源效率。

Fastly 的工程師 Joe Damato 表示，這項改進並非重新編寫程式碼，而是巧妙地「重新組織資料流和資料處理的方式」，利用現有的 Linux 核心程式碼，改變其運作順序。經過在不同情境和工作負載下的測試，證實這項小小的程式碼修改，確實能有效降低高達 30% 的電力消耗。

Karsten 教授表示：「我們沒有新增任何東西，只是重新安排了完成工作的時間，這能更有效地利用資料中心的 CPU 快取。這有點像重新安排製造工廠的生產線，這樣就不會有人一直到處奔波。」

不過研究團隊也指出，這項節能效果在網路應用密集的資料中心最為顯著，例如流量在一天中波動較大的情況。由於 Linux 作業系統被廣泛應用於全球的資料中心和網站，這項技術的普及有望帶來巨大的節能效益。

Karsten 教授指出：「所有這些大型公司——亞馬遜、Google、Meta——都在某種程度上使用 Linux，如果他們選擇在自己的資料中心『開啟』我們的這個方法，那麼全球就能節省數十億瓦時的能源。網路上幾乎每一次的服務請求都可能因此而受益。」

這項創新程式碼已於今年一月整合至 Linux 核心 6.13 版本中。Karsten 教授與 Cai 也於 2023 年在 ACM 計算系統測量與分析彙刊上發表相關論文，並在 2024 年的 ACM SIGMETRICS 會議上進行展示。Damato 也計畫在今年的 Linux 核心網路會議上推廣這項研究成果，並將類似機制導入 Fastly 的 H2O 伺服器。

由於 Linux 的開源特性，研究團隊希望他們的成果能被廣泛採用，無論是使用 nginx 或 Apache 等網路伺服器，都能參考他們的做法，進一步提升能源效率。

Karsten 教授表示，這項研究讓他更關注永續性和軟體效率，並將其列為未來的研究重點。他回憶起 90 年代電腦科學領域對效率的重視，並認為在過去 20 年間，這種觀念逐漸被忽略，現在是時候重新審視如何讓科技更有效率。

這項來自加拿大研究團隊的突破性發現，無疑為全球資料中心產業帶來了新的節能希望，也展現了透過軟體優化來實現環境永續的潛力。台灣在全球科技產業中扮演重要角色，相信這項技術的發展與應用，也將受到國內相關產業的高度關注。

新聞來源：spectrum.ieee.org

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