导语
NTT DATA 集团始终致力于推进可持续发展，积极履行绿色环保承诺。该集团使用基于 Java 的 Web 应用测试了第五代英特尔® 至强® 可扩展处理器和英特尔® 至强® 6 能效核处理器的能效。结果表明，这两款处理器在能效和每瓦性能方面均有优势。
NTT DATA 集团可持续发展管理
NTT DATA 集团于 2023 年转型为控股公司结构，现名为 NTT DATA 集团公司。目前，NTT DATA 日本负责管理日本国内业务，而 NTT DATA 公司则负责全球业务。
公司的中期业务计划（2022-2025 财年）重点关注可持续发展管理，旨在通过技术将不同人群联结起来，与客户共同构建更加可持续的社会。NTT DATA 集团的可持续发展管理将“实现可持续未来”作为长期目标。
这包括三个核心理念：促进生态系统再生，以守护地球未来的环境；助力客户业务增长，同时支持可持续社会的发展；以及构建包容性社会，让全人类共享健康和平的生活。NTT DATA 集团在努力推进可持续发展目标的过程中，高度重视每一项理念的重要性。
通过商业和企业活动应对社会和环境挑战，与客户共同成长，助力实现可持续社会
NTT DATA 集团的一项计划是“碳中和”，重点关注社会和客户在去碳化方面的创新，旨在帮助解决气候变化问题。2023 年，公司制定了“NTT DATA 2040 净零排放愿景”，以响应全球日益重视的温室气体净零排放倡议，并推动公司结构性转变以扩大业务增长。这项公司政策旨在到 2040 年实现整个供应链的温室气体净零排放。
Suenaga 说：“根据我们的路线图，我们的目标是到 2030 年实现数据中心自身运营的直接和间接净零排放（范围 1 和 2），到 2035 年实现包括办公室在内的整个公司的净零排放。我们计划通过与客户和供应商合作，到 2040 年实现整个供应链的净零排放（范围 1、2 和 3）。”
全球 IT 系统和去碳化
与此同时，全球 IT 系统的情况则截然不同。二氧化碳排放量不断增加，预计到 2030 年，IT 行业的耗电量将占全球总耗电量的 20%。近年来，生成式 AI 采用率的快速增长导致数据中心的耗电量大幅增加，预计其增长速度还将加快。一些研究报告指出，在广泛的 IT 领域中，仅软件方面的二氧化碳排放量就约占全球总量的 4-5%，相当于铁路、航运和航空排放量的总和。
Suenaga 说：“有鉴于此，IT 研究公司 Gartner 在其近期报告中指出，绿色 IT 已成为首席信息官进行 IT 治理的关键要素，这使得绿色 IT 成为企业领导者不可忽视的议题。”
绿色 IT 的组成部分以及现行措施
温室气体排放源贯穿于 IT 系统的方方面面，包括终端用户设备、数据中心、云、软件、IT 服务和通信。针对每个方面都需要采取不同的措施。大多数减排措施都针对硬件、数据中心和云，而软件领域的减排措施仍然滞后。一项研究表明，软件领域的排放量约占 18%，与数据中心的排放量相当。因此，优化实施、低功耗框架和注重环保意识的调优等环保措施具有重要潜力。
- IT 行业中温室气体排放源种类繁多，因此需要采取不同的措施
- 目前大多数减排措施都针对硬件、数据中心和云，而软件领域的减排措施仍然滞后
- 另一方面，软件领域的排放量约占近 20%，在减排方面有很大潜力
NTT DATA 集团的绿色软件计划
为了应对这些全球趋势，NTT DATA 集团一直致力于推动绿色软件的发展，包括与绿色软件基金会 (GSF) 合作开展活动。GSF 是一个全球非营利组织，成立于 2021 年 5 月，隶属于 Linux 基金会。其成员除英特尔和微软等全球主要 IT 供应商外，还涵盖了全球金融和保险行业、教育领域以及政府机构的众多企业和机构。该基金会旨在推动实现《巴黎协定》的一项目标，即到 2030 年将信息和通信技术 (ICT) 领域的温室气体排放量减少 45%。基金会的使命是开发和推广必要的标准、工具和最佳实践，以减少软件产生的二氧化碳排放。
NTT DATA 集团作为 GSF 的指导委员会成员，从组织管理、规范定义到开源开发等方面均做出了诸多贡献。2024 年 9 月，由技术高管主导的非营利组织 SustainableIT.org 颁发的“可持续 IT 影响力奖” (Sustainable IT Impact Awards) 表彰了该公司在 IT 可持续发展领域的引领作用。
此外，NTT DATA 集团积极开展绿色 IT 方面的自主研发，成功开发了一款处理平台，可以整合多个地区的数据中心，通过仪表盘对应用的能耗和二氧化碳排放量进行可视化，动态选择和使用二氧化碳排放量最低的地区。为了有效利用硬件，该公司正在开展能源节省方面的研究，尽可能提高软件的运行效率，并持续积累有关利用高能效硬件的知识。
Suenaga 解释道：“为了进一步开展这些活动，我们决定验证第五代英特尔® 至强® 可扩展处理器的节能模式 OPM 2.0 的有效性，以及英特尔® 至强® 6 处理器中能效核（一种侧重于能效的技术）的实用性。”
验证英特尔® 至强® 处理器的节能功能
为了验证 OPM 2.0 的有效性和能效核的实用性，NTT DATA 集团使用企业领域中常用的基于 Java 的 Web 应用进行了测试。下文将展示详细结果。此次测试的关键在于，测试评估的是系统的整体功耗，而不仅仅是 CPU 的功耗。
Suenaga 说：“鉴于我们需要实现‘NTT DATA 2040 净零排放愿景’中的数据中心二氧化碳净零排放目标，并为客户提供可持续的 IT 系统，我们需要关注运行软件所需的所有硬件组件的功耗，包括系统主板和散热风扇等等，而不仅仅是 CPU。因此，我们决定使用基于 Java 的 Web 应用对整个服务器的节能效果进行验证。我们向客户提供的系统中通常会选择这种应用。”
(1) 第五代英特尔® 至强® 可扩展处理器：OPM 2.0 的有效性
- CPU：英特尔® 至强® 铂金 8558P 处理器
- 在启用和禁用 OPM 2.0 的情况下，测量了功耗和每瓦性能
- 比较了高负载（约 90%）和低负载（约 40%）情况下所有 CPU 内核的利用率，以评估 OPM 2.0 的有效性和潜在负面影响
OPM 2.0 （经优化的电源模式）
OPM 是英特尔专有的功耗优化运行模式，在第四代英特尔® 至强® 可扩展处理器中首次推出。英特尔在第五代英特尔® 至强® 可扩展处理器中推出了 OPM 2.0，进一步增强了功耗优化。该模式采用多种方法，如根据工作负载降低非内核时钟频率，以降低内核之外的功耗，实现更高的每瓦性能。启用 OPM 2.0 的第五代英特尔® 至强® 可扩展处理器可在负载水平为 30-40% 时，将双路配置的封装功耗降低 66W 至 110W。
(2) 英特尔® 至强® 6 处理器：能效核的实用性
- CPU：英特尔® 至强® 6746E 处理器
- 测量了第五代英特尔® 至强® 可扩展处理器和英特尔® 至强® 6 能效核处理器的功耗和每瓦性能
- 比较了高负载（约 90%）和低负载（约 40%）情况下所有 CPU 内核的利用率，以评估能效核的实用性和潜在负面影响
* 处理器的选择基于英特尔推荐的 SKU。
能效核和性能核
自从 2021 年发布第 12 代英特尔® 酷睿™ 处理器以来，英特尔的 PC 处理器采用混合架构，结合了两种内核：以性能为导向的性能核和具有出色能效的能效核。直至第四代和第五代英特尔® 至强® 可扩展处理器为止，服务器处理器仅使用以性能为导向的性能核。从英特尔® 至强® 6 处理器开始，英特尔在其产品线中同时提供现有的性能核 SKU 和全新的能效核 SKU。性能核经过精心优化，可以高效处理单线程任务，带来更出色的性能。能效核则可提供更高的每瓦性能和性能密度以及更低的功耗。
就工作负载而言，性能核非常适合科学计算和 AI 等计算密集型任务，以及需要更高单核性能的应用。能效核则适用于对单核性能要求相对较低的 Web 服务，以及通过结合多个服务构建单一应用的微服务。
测试程序和结果
验证过程
- 测试使用了航空公司机票预订系统 (ATRS)，这是基于 NTT 集团企业应用开发框架 Macchinetta 构建的应用。在对 REST 接口施加高负载以搜索可用座位时，测量了整个服务器机箱的功耗。
- 应用和数据库采用集成配置。
- 为了在所有内核上平均分配负载，创建了四个实例，每个实例均由一组数据库和应用构成。使用 Linux taskset 命令将每个实例部署到每个物理内核。
- 功耗数据通过简单网络管理协议 (SNMP) 从测试服务器通过配电单元 (PDU) 连接的插座中获取。
测试时间安排
- 2024 年 7 月至 8 月：准备测试环境，调整配置以衡量性能
- 2024 年 8 月至 9 月：进行实际验证
测量过程
在两种配置下测量不同负载下的功耗和每瓦性能：第五代英特尔® 至强® 可扩展处理器（启用或禁用 OPM）和英特尔® 至强® 6 能效核处理器（启用 OPM 等效功能）。每种配置测量三次，取平均值作为测量结果。
结果
(1) 第五代英特尔® 至强® 可扩展处理器：OPM 2.0 的有效性
在高负载下（CPU 利用率为 90%），启用或禁用 OPM 2.0 时功耗没有明显差异。在低负载下（CPU 利用率为 40%），启用 OPM 2.0 较禁用时功耗降低约 7%，从 362.7W 降至 337.6W，降低了 25.1W。
在较高负载下，启用或禁用 OPM 2.0 时每瓦性能没有差异，但结果表明，在 40% 负载下，每瓦性能提高约 8%。
(2) 英特尔® 至强® 6 处理器：能效核的实用性
将启用 OPM 的第五代英特尔® 至强® 可扩展处理器和英特尔® 至强® 6 能效核处理器进行比较时，测试表明，在高负载（CPU 利用率为 90%）和低负载（CPU 利用率为 40%）两种情况下，后者功耗都更低。
结果显示，高负载下功耗降低约 41%，低负载下功耗降低约 51%，机箱功耗分别降低 167W 和 171W。
每瓦性能在高负载下提高约 69%，在低负载下提高约 89%，充分显示出在两种情况下均有显著提升。
洞察与结论
(1) 第五代英特尔® 至强® 可扩展处理器：OPM 2.0 的有效性
这项测试表明，启用 OPM 2.0 时，基于 Java 的 Web 应用工作负载在低负载下的功耗有所降低。
Suenaga 说：“尽管功耗降幅约为 7%，但我认为降低 25W 依然可以带来重要影响。对于全天候运行的应用来说，即使每小时减少 25W 的功耗，长期来看所节省的能源也相当可观。我们验证的是对整个系统的影响，而不仅仅是对 CPU 的影响，所以这个结果非常有价值。启用 OPM 对此类工作负载的峰值性能几乎没有影响，这也是一个具有积极影响的结果。”
(2) 英特尔® 至强® 6 处理器：能效核的实用性
与第五代英特尔® 至强® 可扩展处理器相比，英特尔® 至强® 6 能效核处理器在高负载和低负载场景下均展现出显著的功耗节省和每瓦性能提升。在重点关注系统功耗而非单核性能的用例中，使用英特尔® 至强® 6 能效核处理器可以在不牺牲应用性能的情况下降低运行功耗。
Suenaga 补充道：“我们最初认为，英特尔® 至强® 6 能效核处理器的功耗节省可能会以牺牲性能为代价。然而，出乎意料的是，这款处理器在几乎不影响性能的情况下降低了功耗。与采用性能核的第五代英特尔® 至强® 可扩展处理器相比，Web 应用的能效提升将近一倍，这一提升具有重要意义。”
总结与展望
本次测试表明，在 NTT DATA 集团的重点领域，即开发 Java Web 应用时，启用 OPM 2.0 或采用英特尔® 至强® 6 能效核处理器有助于减少温室气体排放，推动可持续发展计划。今后，该公司将把这些优势应用到实际的 Web 应用开发项目中。
Suenaga 说：“我相信，英特尔® 至强® 6 能效核处理器能够很好地支持以可持续发展为设计理念的 Web 应用开发。对于需要单核性能的工作负载，我们将使用采用性能核的英特尔® 至强® 可扩展处理器，启用 OPM 2.0 后，还可进一步提升能效。将来，我们计划在重点关注功耗节省的项目中向客户推荐英特尔® 至强® 6 能效核处理器，以期实现‘NTT DATA 2040 净零排放愿景’中提出的温室气体净零排放目标。”