Metodologia de design para cargas de trabalho sustentáveis no Azure

Construir um aplicativo sustentável em qualquer plataforma de nuvem requer conhecimento técnico e uma compreensão das diretrizes de sustentabilidade em geral e para sua plataforma de nuvem específica.

Esta metodologia de projeto visa ajudar a estabelecer um entendimento sobre a produção de soluções mais eficientes em termos de carbono, medir o seu impacto de carbono e, finalmente, reduzir o uso desnecessário de energia e emissões.

1—Design para requisitos de negócios

As empresas em todo o mundo têm requisitos diferentes. Espere que as considerações de revisão e recomendações de design fornecidas por esta metodologia de design produzam diferentes decisões de design e compensações para diferentes cenários e organizações.

Estabeleça seus requisitos e prioridades de negócios e, em seguida, revise as metodologias de projeto em alinhamento com esses requisitos.

2—Avalie as áreas de projeto usando os princípios de design

Consulte os princípios de design de sustentabilidade e as áreas de design abaixo para suas cargas de trabalho de sustentabilidade.

As decisões tomadas dentro de cada área de design ecoarão em outras áreas de design. Analise as considerações e recomendações em cada área de design para entender as consequências e o impacto e quaisquer compensações conhecidas.

Áreas de design:

• Conceção de aplicações
• Plataforma de aplicação
• Implantação e teste
• Procedimentos operacionais
• Armazenamento
• Rede e conectividade
• Segurança

3—Compreender as suas emissões

Para reduzir suas emissões, você precisa entender como medir seus esforços de sustentabilidade.

Brevemente sobre os escopos de emissão

Na Microsoft, segmentamos nossas emissões de gases de efeito estufa (GEE) em três categorias, consistentes com o Protocolo de Gases de Efeito Estufa.

• Emissões de escopo 1: emissões diretas que suas atividades criam.
• Emissões de escopo 2: emissões indiretas que resultam da produção da eletricidade ou calor que você usa.
• Emissões de escopo 3: emissões indiretas de todas as outras atividades em que você está envolvido. Para uma empresa, essas emissões de escopo 3 podem ser extensas. Devem ser contabilizados em toda a sua cadeia de abastecimento, os materiais nos seus edifícios, as viagens de negócios dos funcionários e o ciclo de vida dos seus produtos (incluindo a eletricidade que os clientes consomem quando utilizam os produtos). As emissões de Escopo 3 de uma empresa geralmente são muito mais significativas do que suas emissões de Escopo 1 e 2 combinadas.

Como cliente, o contexto das emissões do Escopo 3 pode ser configuração e entrega de rede, consumo de energia e dispositivos fora do data center. Se um aplicativo usar largura de banda ou tamanho de pacote em excesso, isso afetará desde quando o tráfego sair do data center, passando pelos vários saltos na internet, até o dispositivo do usuário final. A redução da largura de banda da rede, portanto, pode ter um impacto significativo em toda a cadeia de entrega. As mesmas considerações se aplicam a recursos de computação, armazenamento de dados, decisões de plataforma de aplicativos, design de aplicativos e muito mais.

Encontre detalhes e definições mais detalhados no White Paper da Metodologia do Escopo 3 do Azure, publicado em 2021.

Meça e rastreie o impacto do carbono

A Microsoft está alinhada com a Green Software Foundation, responsável pela criação da especificação Software Carbon Intensity (SCI).

Para medir o impacto de carbono de uma aplicação, o GSF forneceu uma metodologia de pontuação chamada SCI, calculada da seguinte forma:

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

Em que:

• E = Energia consumida por um sistema de software. Medido em kWh.
• I = Emissões marginais de carbono baseadas na localização. Carbono emitido por kWh de energia, gCO2/kWh.
• M = Emissões incorporadas de um sistema de software. Carbono que é emitido através do hardware no qual o software está sendo executado.
• R = Unidade funcional, que é como a aplicação é dimensionada; por usuário extra, por chamada de API, por serviço, etc.

Com esse conhecimento, é essencial considerar não apenas a infraestrutura e o hardware do aplicativo, mas também os dispositivos do usuário e a escalabilidade do aplicativo, pois isso pode alterar consideravelmente a pegada ambiental.

Leia a especificação SCI completa no GitHub.

Otimização de carbono do Azure

A otimização de carbono do Azure é um serviço do Azure que o ajuda a compreender as emissões de carbono das suas cargas de trabalho na nuvem. A otimização de carbono fornece informações sobre as emissões de carbono dos seus recursos do Azure e ajuda-o a otimizar as suas cargas de trabalho na nuvem para a sustentabilidade.

Você obtém dados granulares de emissões no Portal do Azure para o uso dos últimos 12 meses de todos os seus produtos e serviços do Azure. Também pode ver as emissões de carbono dos seus recursos por região, subscrição e grupo de recursos.

Rastreamento e relatórios de carbono com o Painel de Impacto de Emissões

A Microsoft oferece o Painel de Impacto de Emissões para Azure e Microsoft 365, que ajuda você a medir suas emissões baseadas em nuvem e o potencial de economia de carbono.

Recomendamos que utilize esta ferramenta para obter as informações e a transparência de que necessita para compreender a sua pegada de carbono e para medir e acompanhar as emissões ao longo do tempo.

Transfira a aplicação Power BI do Painel de Impacto das Emissões para Azure para começar .

Aproveite o Microsoft Sustainability Manager

Os clientes que usam o Microsoft Cloud for Sustainability podem aproveitar o Microsoft Sustainability Manager. Essa solução extensível unifica a inteligência de dados e fornece gerenciamento de sustentabilidade abrangente, integrado e automatizado para organizações em qualquer estágio de sua jornada de sustentabilidade. Ele automatiza processos manuais, permitindo que as organizações registrem, relatem e reduzam suas emissões de forma mais eficiente.

Use uma solução proxy para medir as emissões

Uma maneira de estimar as emissões de carbono de cargas de trabalho é projetar uma arquitetura de solução proxy com base no modelo SCI, conforme descrito acima.

A definição dos proxies para aplicativos pode ser feita de diferentes maneiras. Por exemplo, usando estas variáveis:

• Qualquer emissão de carbono conhecida da infraestrutura
• O custo da infraestrutura
• Serviços de borda e emissões de carbono da infraestrutura
• O número de usuários que estão usando simultaneamente o aplicativo
• Métricas da aplicação para nos informar sobre o desempenho ao longo do tempo

Ao projetar uma equação usando as variáveis acima, você pode estimar a pontuação de carbono (uma aproximação), ajudando a entender se está construindo soluções sustentáveis.

Há também o aspeto do desempenho do aplicativo. Você pode vincular o desempenho ao custo e ao carbono e assumir que essa relação produz um valor. Com essa relação, você pode simplificar a exibição da seguinte forma:

Desempenho do aplicativo	Custo de candidatura	Resultado provável
Alto	Inalterado	Aplicativo otimizado
Alto	Lower	Aplicativo otimizado
Inalterado/inferior	Mais alto	De acordo com os princípios ecológicos, um custo energético mais elevado pode causar emissões de carbono mais elevadas. Portanto, você pode assumir que o aplicativo produz emissões de carbono desnecessárias.
Alto	Alto	O aplicativo pode estar produzindo carbono desnecessário

Portanto, a criação de um painel de pontuação de carbono pode usar os seguintes proxies:

• Custo
• Desempenho
• Emissões de carbono da infraestrutura (se conhecidas/disponíveis)
• Utilização ao longo do tempo (pedidos, utilizadores, chamadas API, etc.)
• Qualquer medição extra que seja relevante para a aplicação

4—O modelo de responsabilidade compartilhada para a sustentabilidade

A redução de emissões é uma responsabilidade compartilhada entre o provedor de nuvem e o cliente, projetando e implantando aplicativos na plataforma.

Formas de reduzir as emissões

A redução das emissões de carbono pode acontecer com três soluções possíveis:

• Neutralização de carbono; Compensação das emissões de carbono
• Prevenção de carbono; não emitindo carbono em primeiro lugar
• Remoção de carbono; subtrair carbono da atmosfera

O objetivo do software verde é evitar emissões desnecessárias em primeiro lugar, trabalhando assim ativamente para um futuro mais sustentável. Além disso, a remoção de carbono é o objetivo preferido para remover as emissões da nossa atmosfera.

A Microsoft está comprometida em ser carbono negativo até 2030 e , até 2050, ter removido todo o carbono que a empresa emitiu desde que foi fundada em 1975.

Uma responsabilidade partilhada

Como um provedor de nuvem, a Microsoft é responsável pelos data centers que hospedam seus aplicativos.

No entanto, implantar um aplicativo na nuvem da Microsoft não o torna automaticamente sustentável, mesmo que os data centers sejam otimizados para a sustentabilidade. Aplicativos que não são otimizados ainda podem emitir mais carbono do que o necessário.

Vamos dar um exemplo.

Você implanta um aplicativo em um serviço do Azure, mas utiliza apenas 10% dos recursos alocados. Os recursos provisionados são subutilizados, o que acaba por conduzir a emissões desnecessárias.

Ajudaria se você considerasse dimensionar para uma camada apropriada do recurso (rightsizing) ou implantar mais aplicativos para os mesmos recursos provisionados.

Recomendamos tornar os aplicativos mais eficientes para utilizar a capacidade do data center da melhor maneira possível. A sustentabilidade é um objetivo de responsabilidade compartilhada que deve combinar os esforços do provedor de nuvem e dos clientes na conceção e implementação de aplicativos.

Próximos passos

Rever os princípios de design para a sustentabilidade.

Princípios de design