Содержание


Linux: Экономный, аккуратный и экологичный

Как GNU/Linux становится все более экологически чистым

Comments

Взрывной рост числа компьютеров, используемых частными лицами и организациями, за последние два десятилетия оказал огромное влияние на окружающую среду — как положительное, так и отрицательное. Пользу для окружающей среды можно увидеть в том, что компьютеры помогли многим организациям перейти на безбумажную технологию, используя электронную доставку информации вместо печатных материалов. Достижения в сетевых технологиях также позволили многим работать удаленно, снизив потребность в поездках.

Хотя есть много примеров пользы для экологии в результате использования компьютеров, технологии также оставили и большой болезненный отпечаток на окружающей среде.

Электронный мусор (e-waste)

По оценкам Forrester Research, по состоянию на 2008 год в мире использовалось более миллиарда компьютеров. Учитывая развитие рынков в Бразилии, России, Индии и Китае, ожидается, что число используемых компьютеров к 2015 году превысит два миллиарда. Если считать, что в среднем компьютер служит три года, число компьютеров, выбрасываемых ежегодно, превышает 300 миллионов.

Хотя 4,6 миллиона тонн электронных отходов выбрасывается на свалки США, от 50 до 80 процентов этих отходов экспортируются за рубеж на свалки в Китае, Индии и Мексике. Несмотря на такие усилия, как Базельская конвенция и различные законы, призванные остановить незаконный вывоз электронного мусора, мы не смогли сколько-нибудь заметно уменьшить огромные груды электронных отходов, выделяющих ядовитые вещества в почву и грунтовые воды по всему миру.

Что же это за яды? Организация Basel Action Network (см. раздел Ресурсы) считает, что основной вклад в опасность электронного мусора вносят:

  • Печатные платы, содержащие кадмий, свинец или бериллий
  • Электронно-лучевые трубки (ЭЛТ)
  • Стекло от ЭЛТ (обработанное и необработанное)
  • Батареи, содержащие свинец, ртуть и кадмий, которые могут быть легковоспламеняющимися
  • Материалы, компоненты, лампы и устройства, содержащие ртуть, бериллий и полихлордифенилы
  • Неработающие узлы и устройства или устройства, экспортированные для ремонта или повторного использования, если нет гарантии, что опасные электронные отходы (например, ЭЛТ, батареи, ртутные лампы, печатные платы) не будут в результате выброшены в импортирующей стране.

Энергопотребление

Вдобавок к растущей проблеме электронных отходов существует вопрос энергопотребления, связанного с простаивающими компьютерами. Многие пользователи все еще оставляют свои компьютеры включенными на время продолжительных периодов бездействия, и энергию, потребляемую этими компьютерами, можно приравнять к водопроводному крану, оставленному приоткрытым на весь день, пока вы на работе. По данным сайта Reduce Your CO2, бездействующие компьютеры во всем мире вырабатывают ежегодно 45 миллионов метрических тонн двуокиси углерода (CO2) в результате потребляемых ими 60 000 мегаватт. Для сравнения — вырабатываемая мощность атомной электростанции составляет около 1000 мегаватт.

В добавление к загрязнению, связанному с режимом ожидания, при изготовлении компьютеров — в отличие от большинства других продуктов—используется 10-кратное по сравнению с их весом количество ископаемого топлива и значительное количество воды. На изготовление автомобилей и холодильников используется приблизительно столько же ископаемого топлива, сколько они сами весят.

GNU/Linux как часть решения

Хотя правительства многих штатов в США предприняли шаги по созданию законов, помогающих «озеленить» компьютерную промышленность, эти законы трудно провести в жизнь. Вместо этого некоторые из наиболее перспективных решений для сокращения электронных отходов и чрезмерного использования ресурсов приходят из сообщества GNU/Linux и корпораций, которые с ним сотрудничают в этом деле.

Сокращение списания компьютеров при использовании GNU/Linux

Похоже, что сокращение списания компьютеров является одним из наиболее простых путей решения проблемы электронных отходов. В конечном итоге, хотя большинство организаций обновляют компьютеры каждые три года или около того, многие семьи, школы и некоммерческие организации используют восстановленные компьютеры. Компании, подобные Free Geek (см. раздел Похожие темы), переработали примерно 500 тонн компьютерного лома, обновляя старые компьютеры и отдавая их в школы и благотворительные учреждения. В качестве операционной системы Free Geek устанавливает на эти компьютеры GNU/Linux. Такой выбор обусловлен не только идеологией этой организации, направленной на поддержку бесплатного, свободного, открытого программного обеспечения (FLOSS), но и необходимостью. Теоретически GNU/Linux может быть установлен на компьютерах с минимальными аппаратными возможностями, как показывается в таблице 1.

Таблица 1. Минимальные аппаратные требования для дистрибутивов GNU/Linux
ДистрибутивМинимальные требования к аппаратуре
Ubuntu
  • Процессор 300 МГц x86 или эквивалентный
  • 64 МБ ОЗУ
  • Не менее 4 ГБ дискового пространства
  • Графическая плата Video Graphics Array (VGA), поддерживающая разрешение 640 x 480
  • Дисковод CD-ROM или сетевой адаптер
Damn Small Linux (DSL) с использованием X Window System
  • Процессор Intel® Pentium® 200 МГц
  • 64 МБ ОЗУ
  • Дисковод 8x CD-ROM
  • Видеоплата, поддерживающая 16-битный цвет
  • Дисковод для дискет 1.44 МБ (для загрузочной дискеты, если потребуется)
  • Мышь с колесом прокрутки
Fedora 10 (графический режим)
  • Процессор Pentium 400 МГц или эквивалентный
  • 192 МБ ОЗУ
  • Не менее 9 ГБ дискового пространства
  • Дисковод DVD
Puppy Linux
  • Процессор Intel Pentium 166MMX
  • 128 МБ ОЗУ
  • Дисковод 20x CD-ROM
Zenwalk
  • Процессор Intel Pentium III или эквивалентный
  • 128 МБ ОЗУ
  • Не менее 2 ГБ дискового пространства

Хотя минимальные требования для работы GNU/Linux делают соблазнительным восстановление любого старого компьютера, бывают такие случаи, когда аппаратные средства просто не принимаются для модернизации. Free Linux PC (см. раздел Похожие темы) следует модели, аналогичной Free Geek, предоставляя восстановленные компьютеры тем, кто в них нуждается, но Free Linux PC устанавливает требования для жертвователей, чтобы все отданные компьютеры удовлетворяли определенным стандартам. Free Geek принимает старые компьютеры и компоненты, не отвечающие их стандартам, и гарантирует, что эти электронные отходы отправятся в перерабатывающие установки, что приведет к безопасному устранению этих компонентов вместо отправки на свалку в США или за рубежом.

Подготовка старых компьютеров для бесплатной передачи

Организации, желающие пожертвовать компьютеры для программ повторного использования на базе GNU/Linux, могут извлечь большую пользу от участия в этих программах. Помимо налоговых льгот, компаниям, утилизирующим свои старые компьютеры, могут пригодиться положительные отзывы в прессе об их усилиях по защите окружающей среды.

Однако если этот процесс не контролировать должным образом, то пожертвования компьютеров могут иметь ужасные последствия. Необходимо позаботиться об удалении всех данных с жесткого диска каждого компьютера, предназначенного для списания, независимо от того, идут ли они на переработку или предназначены для восстановления и безвозмездной передачи. Обычное «удаление данных» просто прячет их, а вовсе не уничтожает. Форматирование — даже низкоуровневое — также не стирает данные с диска. «Удаление с жёсткого диска компьютера» просто значит, что операционной системе сообщается, что место, которое эти данные когда-то занимали, теперь свободно и может быть перезаписано. Есть много бесплатных программ, которые дают возможность вам или кому-то ещё восстановить данные с жесткого диска после стирания, форматирования и даже перезаписи диска.

При том, что существуют программы для восстановления данных со старого диска, существует примерно такое же количество программ, надежно препятствующих извлечению данных подобными программами. Center for Magnetic Recording Research предоставляет утилиту Secure Erase, которая вычищает данные в соответствии со стандартами Национального института стандартов и технологий США (NIST). Утилиту можно бесплатно загрузить с сайта центра (см. раздел Ресурсы).

Darik's Boot and Nuke (DBAN) — это проект, основанный компанией Global Electric Electronic Processing (GEEP) Inc. (см. раздел Ресурсы). DBAN очищает жесткие диски от конфиденциальных данных и доступен для бесплатной загрузки. Для крупных корпораций существует платный продукт EBAN (см. раздел Ресурсы), с гарантией и возможной компенсацией за убытки.

Виртуализация

Исследователи предполагают, что 2010 год ознаменует собой время, когда стоимость питания сервера превысит стоимость его покупки. Согласно информации Агентства США по охране окружающей среды (EPA), центры обработки данных только в США потребляют 4.5 миллиарда киловатт-часов (кВт-ч) ежегодно, и, по оценкам этого ведомства, эта цифра удвоится к 2012 году. Учитывая, что серверы с GNU/Linux по многим оценкам составляют от 27 до 35 процента рынка серверов (и еще больше, если включить сюда UNIX®), то экологизация GNU/Linux может значительно снизить количество потребляемой энергии и выбросов двуокиси углерода в результате его использования.

Чтобы сократить беспорядочное разрастание центров данных, многие организации начали серьезное изучение старой технологии IBM, использовавшейся на мэйнфреймах, называемой виртуализацией, как способа сократить постоянно растущие фермы серверов. В EPA обнаружили, что некоторые серверы бездействуют до 85% времени, хотя процессор при этом продолжает работать. Другими словами, процессор все время ищет, чем бы заняться—иногда до 1 000 раз в секунду. Поскольку процессор уже активен, то слишком сильного снижения производительности не будет. В результате при проектировании современных центров обработки данных обязательно применяется виртуализация.

Виртуализация для снижения потребления энергии

Применение виртуализации на серверах под GNU/Linux позволяет резко снизить количество энергии, напрасно расходуемой в результате простаивания серверов. Объединение нескольких виртуальных серверов на одной физической машине может снизить потребление энергии примерно на 7000 кВт-ч ежегодно на виртуальную машину. Выбросы двуокиси углерода также уменьшаются на четыре тонны ежегодно на каждый виртуальный сервер. Учтите, что на некоторых физических серверах размещается до 30 виртуальных серверов, и снижение потребления энергии и выбросов двуокиси углерода получается впечатляющим.

Думаете, это невозможно? Взглянем хотя бы на инициативу IBM "Big Green Linux", где, как ожидается, 3 900 серверов будут размещены на 30 мэйнфреймах IBM System z®, работающих под GNU/Linux, что приведет к экономии приблизительно 80% от их ежегодного потребления энергии. Эти действия являются образцом для подражания, и IBM поощряет своих клиентов к включению Linux в свои ИТ-предложения в качестве способа снижения потребности в энергии за счет объединения и более эффективного использования ресурсов.

Виртуализация для сокращения объема электронных отходов

Стратегия виртуализации с использованием GNU/Linux не только позволяет снизить потребление энергии на серверах, но и помогает уменьшить количество производимых компьютеров. За счет снижения потребности в объемах производства серверов снижается и количество затрачиваемых при этом ископаемого топлива и воды. Далее, уменьшая потребность в физических серверах, виртуализация помогает уменьшить количество электронных отходов. Чем меньше серверов размещается в центре обработки данных, тем меньше оборудования списывается.

Решения по управлению энергопотреблением

В дополнение к тенденции по применению виртуализации в центрах обработки данных многие компании разработали программное обеспечение специально для управления энергопотреблением виртуальных машин. Функция распределенного управления питанием VMware (VMware DPM; см. раздел Ресурсы) еще больше снижает потребление энергии, выключая серверы, когда они не нужны. По мере возрастания потребности в ресурсах возрастает число серверов в пуле. Управление питанием осуществляется в режиме реального времени, поэтому негативное влияние на уровень обслуживания отсутствует.

Экологичный GNU/Linux и сообщество

Основной привлекательной стороной GNU/Linux всегда было поддерживающее его сообщество. Параллельно с работой таких корпоративных партнеров, как IBM и Red Hat, сообщество GNU/Linux добилось огромных успехов в развитии экологических технологий в своей операционной системе с помощью рабочей группы Green Linux Workgroup (см. раздел Ресурсы).

Энергосберегающее ядро

Одной из ключевых разработок группы Green Linux Workgroup и ее партнеров является ядро, работающее в бестактовом режиме. Как уже говорилось, в состоянии бездействия ядро GNU/Linux непрерывно ищет, чем бы заняться. Обычно ядро выполняет прерывание по таймеру примерно каждые 4 мс, чтобы проверить, не нужно ли планировать новые задачи. Начиная с версии 2.6.21 у ядра появился бестактовый режим, в котором вычисляется, когда нужно будет планировать новые задачи, и таймер устанавливается на это время, что позволяет процессору оставаться в состоянии с наименьшим потреблением в течение гораздо больших периодов времени (несколько секунд), тем самым потребляя меньше энергии.

Хотя бестактовый режим зачастую включен по умолчанию, вы можете проверить, включен ли он, следующей командой:

cat /boot/config-$(uname -r) | grep CONFIG_NO_HZ

Если в выводе будет CONFIG_NO_HZ=y, бестактовый режим включен. CONFIG_NO_HZ=n означает, что он выключен.

Осведомленность об энергопотреблении

Бестактовое ядро много дает для продления спящего состояния процессора, но некоторые события все же без необходимости пробуждают процессор из состояния сна. Для поиска виновников этого форпост Intel в экологическом мире GNU/Linux, организация LessWatts.org, продвигает PowerTOP, утилиту, разработанную Intel для определения того, что пробуждает процессор (см. раздел Похожие темы).

Утилита PowerTOP доступна для бесплатной загрузки и, в духе FLOSS, работает с ядром Linux. Эта утилита действует не только для процессоров Intel, поэтому пользователи AMD тоже могут воспользоваться ею. Сразу после установки можно запустить PowerTOP в терминале и получить информацию о том, как долго процессор находится в наивысшем C-состоянии (состоянии сна) и P-состоянии (частота процессора), а также наиболее частые причины пробуждений. После проведения анализа пробуждений PowerTOP дает рекомендации по увеличению эффективности.

Спящий режим

Многие энергосберегающие методы, используемые GNU/Linux, больше ориентированы на серверный рынок, отчасти потому, что именно здесь GNU/Linux занимает наибольшую долю рынка, отчасти потому, что результаты от урезания избыточного потребления энергии сервера гораздо заметнее, чем в случае настольного компьютера. Но даже при том, что внедрение экологических технологий на сервере дает гораздо большую отдачу вложений, та часть сообщества GNU/Linux, которая проявляет интерес к защите окружающей среды, все же не игнорирует настольные системы.

Ядро с бестактовым режимом и утилита PowerTOP имеются для настольных дистрибутивов GNU/Linux, но пользователи могут также снизить потребление энергии, настроив свои компьютеры на переход в спящий режим после периодов бездействия. В большинстве дистрибутивов утилиты для перехода в спящий режим встроены в ядро; однако тем, кто использует рабочую среду с графическим интерфейсом пользователя, например, GNOME или K Desktop Environment (KDE), может быть легче использовать приложения, специально созданные для управления питанием в графической среде.

Пользователи GNOME могут установить GNOME Power Manager (если он не был включен в состав дистрибутива) для настройки параметров, снижающих энергопотребление. Такие задачи, как отключение жесткого диска, когда он не используется, затемнение монитора, когда компьютер бездействует, перевод компьютера в спящий режим или очистка экрана дисплея, делаются с помощью простого графического интерфейса, а не с терминала. Для тех, кто находится в лагере KDE, KPowersave выполняет те же задачи в их среде так же легко, как и утилита GNOME.

Заключение

Сообщества GNU/Linux, FLOSS и их корпоративные партнеры продолжают развивать свои успехи в экологических подходах к вычислениям. Хотя я смог затронуть лишь несколько наиболее важных проектов, способствующих развитию экологических технологий в GNU/Linux, это только начало того, что делается для создания более экологичного рабочего места.


Ресурсы для скачивания


Похожие темы

  • Оригинал статьи Linux: Lean, clean, and green (EN).
  • Узнайте больше о решениях IBM по энергоэффективности. (EN)
  • Изучите сайт организации Green Linux Workgroup и узнайте подробнее о ее деятельности. (EN)
  • Узнайте больше о Базельской сети действий и о ее работе по прекращению торговли токсичными отходами. (EN)
  • Собираетесь пожертвовать компьютер? Посетите сайты Free Geek и Free Linux PC. (EN)
  • Дополнительную информацию о компьютерных стандартах можно получить на сайте NIST. (EN)
  • Дополнительную информацию по VMware DPM можно получить в Информационном справочнике по DPM.(EN)
  • Загрузите PowerTOP, чтобы исследовать энергопотребление вашей машины с GNU/Linux.(EN)
  • Загрузите DBAN или EBAN и удалите ваши данные перед тем, как отдать компьютер.(EN)
  • Загрузите утилиту Secure Erase организации Center for Magnetic Recording Research для полного удаления данных с вашего компьютера перед тем, как безвозмездно отдать компьютер. (EN)
  • Создавая свой следующий проект на Linux, используйте ознакомительное ПО IBM, которое можно загрузить непосредственно с сайта developerWorks. (EN)

Комментарии

Войдите или зарегистрируйтесь для того чтобы оставлять комментарии или подписаться на них.

static.content.url=http://www.ibm.com/developerworks/js/artrating/
SITE_ID=40
Zone=Linux
ArticleID=604328
ArticleTitle=Linux: Экономный, аккуратный и экологичный
publish-date=12212010