Ekologia w IT: jak i dlaczego

Świat cyfrowy jest zwykle postrzegany jako coś niefizycznego, efemerycznego. Jednak usługi cyfrowe działają na serwerach fizycznych, są zasilane energią, która przeważnie nadal pochodzi ze spalania paliw kopalnych. Oznacza to, że usługi cyfrowe mają bardzo rzeczywisty wpływ na emisję dwutlenku węgla i zmianę klimatu. Temat ten omówił Chris Adams z organizacji Green Web Foundation podczas konferencji 36c3.

Duże firmy IT już mierzą swoje ślady węglowe. A Twoja?

Najpierw porozmawiajmy o liczbach udostępnianych przez największe firmy IT. Niedawno Amazon zaczął dzielić się danymi na temat emisji dwutlenku węgla. W 2018 roku firma ta była odpowiedzialna za emisję 44,4 megaton dwutlenku węgla, co stanowi tyle, ile wyemitowała w tamtym roku Finlandia. Za większą część tej emisji dwutlenku węgla odpowiadają strony trzecie (pakowanie i transport towarów Amazon, emisja z podróży służbowych i tak dalej).

Jeśli chodzi o firmę Apple, w 2018 roku jej ślad węglowy wyniósł 25,2 megaton, czyli tyle samo, ile wyprodukowała Mongolia. Jednak jeśli odejmiemy emisję powstającą podczas produkcji jej produktów, emisja własna wyniosła tylko 0,6 megaton — to tyle, ile w tamtym roku osiągnęła Republika Gambii. Połowa z tego pochodzi z podróży służbowych, kolejne 30% od pracowników dojeżdżających do pracy. Ślad węglowy firmy Google jest nieco większy i wynosi 1,2 megatony, co można porównać z Liberią.

Jak widać, firmy IT mają znaczący wpływ na emisję dwutlenku węgla. Co można zrobić z własną infrastrukturą informatyczną, aby zminimalizować nasz wpływ na środowisko?

1. Używaj architektury, którą można skalować

W miarę rozwoju chmury obliczeniowej wiele firm zaczęło migrować do niej swoją infrastrukturę. Jednak zazwyczaj organizacje wynajmują działający bez przerw serwer, który jest gotowy na większe obciążenie, niż firma aktualnie jest w stanie obsłużyć.

Ludzie korzystają z internetu — i Twoich usług — w różny sposób w zależności od pory dnia, co skutkuje dużymi różnicami w obciążeniu. W nocy jest ono prawdopodobnie znacznie niższe niż w południe. Narzędzia analityczne bardzo wyraźne pokazują to w odniesieniu do poszczególnych usług, ale ogólnie koncepcję tę można przedstawić jak poniżej.

Typowy rozkład ruchu internetowego w ciągu dnia

W tym miejscu przydaje się skalowalność. W przypadku oprogramowania o skalowalnej architekturze moduły równoważenia obciążenia mogą automatycznie dodawać większą moc obliczeniową na pojedynczym komputerze lub dodawać kolejne serwery w zależności od liczby odbieranych żądań. Oznacza to, że nie musisz tracić energii elektrycznej — i pieniędzy — na serwery działające w trybie bezczynności.

Większość dostawców chmury oferuje równoważenie obciążenia, zarówno poziome, jak i pionowe. Oczywiście aby korzystać z równoważenia obciążenia, musisz zbudować swoje usługi z myślą o skalowalności, ale dzięki takiemu podejściu zaoszczędzisz sporo pieniędzy, a jednocześnie obniżysz ślad węglowy infrastruktury chmurowej.

2. Użyj bardziej ekologicznych dostawców

Dostawcy usług w chmurze różnią się pod względem wykorzystywanych źródeł energii. Po pierwsze, ich wybór może zależeć od ogólnego stanu usług elektrycznych w regionie. Niektóre kraje – na przykład Szwecja – opierają się głównie na odnawialnych źródłach energii, takich jak wiatr i woda. Inne, takie jak Francja, intensywnie wykorzystują energię jądrową, która również jest bardziej ekologicznym wyborem. A z kolei Polska większość energii otrzymuje ze spalania węgla.

Dlatego emisja dwutlenku węgla w Twojej firmie różni się w zależności od lokalizacji centrum danych, które zapewnia przetwarzanie w chmurze. Na ten aspekt ekologicznej równowagi zazwyczaj zwracają uwagę większe usługi, takie jak AWS i Microsoft Azure.

Na przykład użytkownicy usługi Amazon Web Services mogą wybrać fizyczną lokalizację swojej mocy obliczeniowej, a poniżej znajdziesz mapę ilustrującą, które centra danych AWS działają na zielonej energii, a które nie.

Regiony AWS. Zielony liść oznacza zieloną moc. Źródło grafiki

Firma Microsoft wraz z grupą naukowców utworzyła nawet niskowęglowy program planujący Kubernetes, który pomaga dynamicznie migrować swoje zadania do centrów danych na całym świecie, aby zwiększyć wykorzystanie bardziej ekologicznej energii i zminimalizować emisję dwutlenku węgla. Program ten można również przenieść do współpracy z innymi dostawcami chmury.

Jeśli chcesz przejść na ekologiczną stronę życia, niekoniecznie musisz wybrać AWS lub Azure. Organizacja Green Web Foundation udostępnia katalog mniejszych dostawców, którzy wykorzystują zieloną energię. Uruchamianie obliczeń na własnym sprzęcie jest zwykle gorsze z ekologicznego punktu widzenia; systemy chmurowe umożliwiają bardziej równomierne rozłożenie zadań między mocami obliczeniowymi, pomagając oszczędzać energię.

3. Mądrze wybierz język programowania

Języki programowania różnią się w kilku aspektach: logiką, składnią, możliwościami itp. Ponadto różnią się one pod względem zużycia zasobów. Skrypty napisane w językach takich jak JavaScript i Python zwykle zużywają więcej zasobów niż skompilowane programy napisane w językach takich jak Fortran, C++ i Rust. Z kolei języki zorientowane na obiekt zużywają więcej niż te imperatywne. Więcej zasobów oznacza więcej energii i większa emisja.

Warto jednak zauważyć, że szybciej nie musi oznaczać bardziej ekologicznie. W niektórych przypadkach program może działać dłużej, ale zużyć mniej energii. Aby dowiedzieć się więcej o językach, które oszczędzają czas, pamięć i energię, przeczytaj ten dokument.

Języki optymalne dla różnych celów. Źródło

Oczywiście, bardziej prawdopodobne jest, że wybierzesz języki programowania pod kątem wykonywanych zadań, w oparciu o możliwości swoich pracowników i zgodnie z resztą swojego stosu technologicznego, ale warto wziąć pod uwagę aspekt zasilania; programy napisane na przykład w języku JavaScript mogą zużywać dwa razy więcej zasobów obliczeniowych od tych, które powstały w języku C.

Optymalizacja kodu może nie tylko obniżyć ślad węglowy, ale także uczynić go szybszym i mniej energochłonnym, bez względu na język. Duże znaczenie może mieć także profilowanie oprogramowania i ponowne napisanie jego nieefektywnych części.

4. Zoptymalizuj swoje strony internetowe

Ostatnio rozmiar przeciętnej strony internetowej przekroczył wagę oryginalnej gry Doom i wynosi aktualnie ponad 3 megabajty. Im większa jest strona, tym więcej mocy potrzeba na przesłanie jej z serwera do klienta i wyświetlenie. Może według Ciebie nie przyczynia się to znacząco do emisji dwutlenku węgla, ale inne zdanie na ten temat ma organizacja Green Web Foundation.

Na przykład odkryła ona, że wyświetlanie filmu w tle na stronie internetowej wyemitowało tyle dwutlenku węgla, ile dojazdy członków pracujących nad projektem. Pamiętaj, że 30% łącznej emisji firmy Apple pochodzi z dojazdów pracowników, co tylko podkreśla skalę tego zjawiska.

Można pokusić się o inne porównanie: filmy przesyłane strumieniowo za pośrednictwem internetu pozostawiają tyle samo śladu węglowego co Hiszpania (dla zainteresowanych: pornografia stanowi 27%, a tyle emituje Austria). Tu optymalizacja może polegać na zablokowaniu automatycznego odtwarzania filmów.

Optymalizację mogą ułatwić różne narzędzia. Dobrym przykładem jest Google Lighthouse. Organizacja ocenia strony na podstawie czterech aspektów: optymalizacja wydajności, dostępność, użycie najlepszych praktyk i optymalizacji SEO. Tak naprawdę wydajność obejmuje wszystkie te aspekty, w tym rankingi wyszukiwarek i współczynnik odrzuceń.

Organizacja Green Web Foundation wprowadziła inne narzędzie, o nazwie Greenhouse, które analizuje strony i sprawdza, które z używanych przez nie domen działa na odnawialnych źródłach energii. Nie jest to tak użyteczne jak Lighthouse pod względem optymalizacji, ale może pomóc organizacjom zwracającym uwagę na kwestie ekologii w wyborze usługodawców.

Aplikacji Green Web można użyć do sprawdzenia, czy witryna jest obsługiwana na serwerze, który działa na zielonej energii. Niestety niewielu dostawców hostingu publikuje informacje na temat używania zielonej energii elektrycznej, więc witryna prawdopodobnie będzie wyświetlać je w kolorze szarym, co będzie oznaczać, że fundacja nie ma stosownych informacji na temat dostawcy hostingu.

Oszczędzaj planetę i pieniądze

Dla niektórych osób i organizacji próba zapobiegania globalnemu ociepleniu to przekonujący i wystarczający powód, aby pochylić się nad kwestią optymalizacji. Ale dla wielu innych niestety tak nie jest. Jednak jeśli chodzi o IT, gra w zielone zwykle oznacza również oszczędność pieniędzy.

Jeśli idea ratowania planety nie robi na Tobie wrażenia, oto kilka innych korzyści płynących z ekologii:

• Po optymalizacji hostingu i kodu będziesz potrzebować mniejszej mocy obliczeniowej, więc oszczędzisz pieniądze.
• Twoja strona załaduje się szybciej, co oznacza, że mniej klientów będzie ją zamykać, zanim się w pełni wyświetli.
• Im szybciej działa strona, tym wyżej ocenia ją wyszukiwarka i umieszcza ją tam, gdzie zobaczy ją więcej klientów.