Udostępnij za pośrednictwem

Metodologia projektowania dla zrównoważonych obciążeń na platformie Azure

  • Artykuł

Tworzenie zrównoważonej aplikacji na dowolnej platformie w chmurze wymaga wiedzy technicznej i zrozumienia wytycznych dotyczących zrównoważonego rozwoju w ogóle i dla określonej platformy w chmurze.

Ta metodologia projektowania ma na celu ułatwienie zrozumienia tworzenia bardziej wydajnych rozwiązań węglowych, mierzenia wpływu emisji dwutlenku węgla oraz zmniejszania niepotrzebnego zużycia energii i emisji.

1 — Projektowanie pod kątem wymagań biznesowych

Firmy na całym świecie mają różne wymagania. Spodziewaj się, że zagadnienia dotyczące przeglądu i zalecenia projektowe udostępniane przez tę metodologię projektowania przyniosą różne decyzje projektowe i kompromisy w różnych scenariuszach i organizacjach.

Ustanów wymagania biznesowe i priorytety, a następnie przejrzyj metodologie projektowania zgodnie z tymi wymaganiami.

2 — Ocena obszarów projektowych przy użyciu zasad projektowania

Zapoznaj się z zasadami projektowania zrównoważonego rozwoju i poniższymi obszarami projektowymi, aby zapoznać się z obciążeniami zrównoważonego rozwoju.

Decyzje podejmowane w każdym obszarze projektowania będą odzwierciedlać inne obszary projektowe. Zapoznaj się z zagadnieniami i zaleceniami w każdym obszarze projektowania, aby zrozumieć konsekwencje i wpływ oraz wszelkie znane kompromisy.

Obszary projektowe:

3 — Zrozumienie emisji

Aby obniżyć emisje, musisz zrozumieć, jak mierzyć swoje wysiłki na rzecz zrównoważonego rozwoju.

Krótko o zakresach emisji

W firmie Microsoft dzielimy emisje gazów cieplarnianych (GHG) na trzy kategorie, zgodne z protokołem Greenhouse Gas Protocol.

  • Emisje z zakresu 1: bezpośrednie emisje tworzone przez działania.
  • Emisje z zakresu 2: emisje pośrednie wynikające z produkcji energii elektrycznej lub ciepła, które są używane.
  • Emisje z zakresu 3: emisje pośrednie ze wszystkich innych działań, w których się angażujesz. W przypadku firmy emisje z zakresu 3 mogą być obszerne. Muszą one być rozliczane w całym łańcuchu dostaw, materiałach w budynkach, podróżach służbowych pracowników i cyklu życia swoich produktów (w tym klientów energii elektrycznej zużywanych podczas korzystania z produktów). Emisje z zakresu 3 firmy są często znacznie bardziej znaczące niż łączne emisje z zakresu 1 i 2.

Jako klient kontekst emisji zakresu 3 może być konfiguracją sieci i dostarczaniem, zużyciem energii i urządzeniami spoza centrum danych. Jeśli aplikacja używa nadmiarowej przepustowości lub rozmiaru pakietu, będzie to miało wpływ na to, kiedy ruch opuszcza centrum danych, przez różne przeskoki w Internecie, aż do urządzenia użytkownika końcowego. W związku z tym zmniejszenie przepustowości sieci może mieć znaczący wpływ na cały łańcuch dostaw. Te same zagadnienia dotyczą zasobów obliczeniowych, magazynu danych, decyzji dotyczących platformy aplikacji, projektowania aplikacji i nie tylko.

Więcej szczegółowych informacji i definicji można znaleźć w białej księdze metodologii zakresu 3 platformy Azure opublikowanej w 2021 roku.

Mierzenie i śledzenie wpływu emisji dwutlenku węgla

Firma Microsoft jest zgodna ze specyfikacją SCI (Green Software Foundation).

Aby zmierzyć wpływ emisji dwutlenku węgla aplikacji, GSF dostarczył metodologię oceniania o nazwie SCI, obliczoną w następujący sposób:

SCI = ((E*I)+M) per R

Gdzie:

  • E = Energia zużywana przez system oprogramowania. Mierzone w kWh.
  • I = emisje dwutlenku węgla marginalnego na podstawie lokalizacji. Emisja dwutlenku węgla na kWh energii, gCO2/kWh.
  • M = Wbudowane emisje systemu oprogramowania. Węgiel emitowany przez sprzęt, na którym działa oprogramowanie.
  • R = jednostka funkcjonalna, która jest sposobem skalowania aplikacji; na dodatkowego użytkownika, na wywołanie interfejsu API, na usługę itp.

Dzięki tej wiedzy należy wziąć pod uwagę nie tylko infrastrukturę aplikacji i sprzęt, ale także urządzenia użytkowników i skalowalność aplikacji, ponieważ może znacząco zmienić ślad środowiska.

Przeczytaj pełną specyfikację SCI w witrynie GitHub.

Optymalizacja emisji dwutlenku węgla na platformie Azure

Azure Carbon Optimization to usługa platformy Azure, która ułatwia zrozumienie emisji dwutlenku węgla obciążeń w chmurze. Optymalizacja emisji dwutlenku węgla zapewnia wgląd w emisje dwutlenku węgla zasobów platformy Azure i pomaga zoptymalizować obciążenia chmury pod kątem zrównoważonego rozwoju.

Szczegółowe dane dotyczące emisji są dostępne w witrynie Azure Portal dla użycia wszystkich produktów i usług platformy Azure z ostatnich 12 miesięcy. Możesz również wyświetlić emisje dwutlenku węgla zasobów według regionów, subskrypcji i grupy zasobów.

Śledzenie i raportowanie emisji dwutlenku węgla za pomocą Pulpit nawigacyjny wpływu na emisje

Firma Microsoft oferuje Pulpit nawigacyjny wpływu na emisje dla platformy Azure i platformy Microsoft 365, co pomaga zmierzyć potencjalne oszczędności emisji i emisji dwutlenku węgla na podstawie chmury.

Zalecamy użycie tego narzędzia w celu uzyskania szczegółowych informacji i przejrzystości, które należy zrozumieć ślad węglowy oraz mierzyć i śledzić emisje w czasie.

Pobierz aplikację Pulpit nawigacyjny wpływu na emisje Power BI dla platformy Azure, aby rozpocząć pracę.

Korzystanie z programu Microsoft Sustainability Manager

Klienci korzystający z usługi Microsoft Cloud for Sustainability mogą korzystać z usługi Microsoft Sustainability Manager. To rozszerzalne rozwiązanie łączy analizę danych i zapewnia kompleksowe, zintegrowane i zautomatyzowane zarządzanie zrównoważonym rozwojem dla organizacji na dowolnym etapie ich zrównoważonego rozwoju. Automatyzuje procesy ręczne, umożliwiając organizacjom rejestrowanie, raportowanie i zmniejszanie emisji wydajniej.

Mierzenie emisji przy użyciu rozwiązania serwera proxy

Jednym ze sposobów szacowania emisji dwutlenku węgla z obciążeń jest zaprojektowanie architektury rozwiązania proxy na podstawie modelu SCI, jak opisano powyżej.

Definiowanie serwerów proxy dla aplikacji można wykonywać na różne sposoby. Na przykład przy użyciu tych zmiennych:

  • Każda znana emisja dwutlenku węgla infrastruktury
  • Koszt infrastruktury
  • Usługi brzegowe i emisje emisji dwutlenku węgla infrastruktury
  • Liczba użytkowników współbieżnych korzystających z aplikacji
  • Metryki aplikacji, które informują nas o wydajności w czasie

Projektując równanie przy użyciu powyższych zmiennych, można oszacować współczynnik emisji dwutlenku węgla (przybliżenie), pomagając zrozumieć, czy tworzysz zrównoważone rozwiązania.

Istnieje również aspekt wydajności aplikacji. Możesz połączyć wydajność z kosztami i emisją dwutlenku węgla i założyć, że ta relacja daje wartość. Dzięki tej relacji można uprościć widok podobny do następującego:

Wydajność aplikacji Koszt aplikacji Prawdopodobny wynik
Wys. Niezmienione Zoptymalizowana aplikacja
Wys. Lower Zoptymalizowana aplikacja
Niezmienione/niższe Wyższa Zgodnie z zasadami zielonymi, wyższy koszt energii może spowodować wyższe emisje dwutlenku węgla. W związku z tym można założyć, że aplikacja generuje niepotrzebne emisje dwutlenku węgla.
Wys. Wys. Aplikacja może produkować niepotrzebny ślad węglowy

W związku z tym tworzenie pulpitu nawigacyjnego wskaźnika emisji dwutlenku węgla może korzystać z następujących serwerów proxy:

  • Koszt
  • Wydajność
  • Emisje dwutlenku węgla infrastruktury (jeśli są znane/dostępne)
  • Użycie w czasie (żądania, użytkownicy, wywołania interfejsu API itp.)
  • Wszelkie dodatkowe pomiary istotne dla aplikacji

4 — Wspólny model odpowiedzialności za zrównoważony rozwój

Zmniejszenie emisji jest wspólną odpowiedzialnością dostawcy usług w chmurze i klienta podczas projektowania i wdrażania aplikacji na platformie.

Sposoby zmniejszenia emisji

Zmniejszenie emisji dwutlenku węgla może wystąpić z trzema możliwymi rozwiązaniami:

  • Neutralacja węgla; wyrównujące emisje dwutlenku węgla
  • Unikanie emisji dwutlenku węgla; nie emitujące węgla w pierwszej kolejności
  • Usuwanie węgla; odejmowanie węgla z atmosfery

Celem zielonego oprogramowania jest uniknięcie niepotrzebnych emisji w pierwszej kolejności, dlatego aktywnie pracujemy nad bardziej zrównoważoną przyszłością. Ponadto usunięcie węgla jest preferowanym celem usunięcia emisji z naszej atmosfery.

Firma Microsoft zobowiązuje się do 2030 r. do 2030 r. usunąć cały węgiel emitowany przez firmę, ponieważ została założona w 1975 roku.

Wspólna odpowiedzialność

Jako dostawca usług w chmurze firma Microsoft jest odpowiedzialna za centra danych obsługujące Twoje aplikacje.

Jednak wdrażanie aplikacji w chmurze firmy Microsoft nie powoduje automatycznego zrównoważonego rozwoju, nawet jeśli centra danych są zoptymalizowane pod kątem zrównoważonego rozwoju. Aplikacje, które nie są zoptymalizowane, mogą nadal emitować więcej węgla niż jest to konieczne.

Weźmy przykład.

Aplikacja jest wdrażana w usłudze platformy Azure, ale używasz tylko 10% przydzielonych zasobów. Aprowizowane zasoby są niedostatecznie wykorzystywane, co ostatecznie prowadzi do niepotrzebnych emisji.

Pomoże to, jeśli rozważasz skalowanie do odpowiedniej warstwy zasobu (rightsizing) lub wdrażanie większej liczby aplikacji w tych samych zaaprowizowanych zasobach.

Zalecamy zwiększenie wydajności aplikacji w celu korzystania z pojemności centrum danych w najlepszy możliwy sposób. Zrównoważony rozwój to wspólny cel odpowiedzialności, który musi łączyć wysiłki dostawcy usług w chmurze i klientów podczas projektowania i implementowania aplikacji.

Następne kroki

Zapoznaj się z zasadami projektowania dotyczącymi zrównoważonego rozwoju.

Zasady projektowania