随着数字化进程的不断推进和深入,激增的数据总量和“碳中和”的目标给数据中心带来了巨大的能耗压力,通过开源节流来降能耗、增能效的具有重要意义。从存储能耗的节流角度来看,数据中心使用的存储介质种类繁多且能效不同,为不同存储介质组成的存储系统针对性地设计高效的节能调度方案成为亟待解决的问题。此外,新型非易失性内存（Non-Volatile Memory,NVM）为存储节能提供了新的契机,但是现有存储节能工作缺乏对真实NVM设备本身的能耗及性能均衡问题的研究。从存储能耗的开源角度来看,“碳中和”背景下传统能源成本攀升、新能源前景光明,但是新能源的波动性和间歇性供能问题阻碍了其大规模的应用。对此,以降低传统能源消耗和增加新能源利用率为目标,基于NVM、固态硬盘（Solid State Drive,SSD）和机械硬盘（Hard Disk Drive,HDD）三种特性不同的存储介质,围绕数据中心的存储能效问题展开研究,主要内容如下:NVM能够以低功耗、高性能、持久化的单层存储的方式显著缓解内存-外存架构的存储瓶颈问题,但全NVM设备的存储系统在实际部署中仍然存在能耗及热量累积而造成硬件温度上升的问题。为此,提出了一种面向全NVM存储系统的聚合请求能效优化技术Sprint-NVM,设计了能效感知的缓存、预取和数据同步算法,提升了系统的整体能效。首先,基于对实际非易失性内存设备的性能和能耗测试分析,SprintNVM将全部NVM划分为主NVM和空闲NVM两部分,通过高功耗的主NVM处理绝大部分请求;通过后台的热点数据预取和数据同步来访问空闲NVM,把对空闲NVM的访问转换成高能效的集中访问,从而延长空闲NVM维持低功耗的时间以节能。最后基于真实NVM设备对Sprint-NVM进行测试评估,Sprint-NVM在保证性能的前提下,最高能够减少26%的能耗。新能源的应用已成为一种趋势,但具体到存储I/O领域,新能源的不规则波动导致新能源和存储负载之间存在波峰波谷错位匹配的问题。为此,提出了一种针对NVM-SSD混合存储介质的分级协同节能方案Mix Save,采用负载驱动缓存层与新能源驱动数据层的分级协同节能策略,提升了新能源能效比。基于NVM和SSD存储介质的性能与能耗特点,Mix Save采用NVM-SSD的高性价比分级存储架构,为用户提供高性能、大容量存储服务,并且通过副本保证数据可靠性。NVM作为缓存层采用负载驱动型方案,以保证性能为优先目标,即根据负载变化动态调整高功耗状态的NVM设备数量,满足负载需求;SSD作为数据层采用新能源驱动型节能方案,以提升新能源利用率为目标,根据新能源的变化动态调整SSD启用数量,进行缓存数据同步与预取。测试表明,与未采取节能措施的标准方案相比,Mix Save性能下降不超过4%,在轻负载模式下,Mix Save可节省73%～80%的传统能源,在重负载模式下,可节省55%～61%的传统能源。存储系统通常根据负载或者新能源的具体情况来调整开启的存储节点数量,若缺乏未来时刻的负载和新能源信息,节能调度动作将相对滞后,导致负载叠加和能源浪费的问题。为此,针对分布式存储系统中的滞后调度问题,提出一种基于负载和新能源预测的高能效存储系统Pre Match,提高了负载响应速度和新能源利用率。首先,采用高能效的SSD-HDD缓存服务器存储热点数据保证服务性能,采用大容量低成本的HDD存储服务器存储大量冷数据以降低系统成本,同时通过关闭部分HDD存储服务器进行节能。其次,根据存储负载和新能源的历史信息,采用长短记忆网络技术对两者未来时刻信息进行预测,为存储系统的节能调度提供指导。然后,设计动态节能调度方案,每个调度周期选出负载需求设备量和新能源可供给设备量二者中的主导因素,作为节能调度依据。最后,基于仿真平台对Pre Match进行验证分析,结果表明Pre Match相比未采用节能措施的标准方案可节省92.3%的传统能源,相比纯负载驱动型方案可节省约50%的传统能源,并且不会对性能造成明显影响。