Методология проектирования для устойчивых рабочих нагрузок в Azure

Для создания устойчивого приложения на любой облачной платформе требуется технический опыт и понимание принципов устойчивого развития в целом и для конкретной облачной платформы.

Эта методология проектирования направлена на то, чтобы помочь получить представление о создании более углеродно-эффективных решений, измерении углеродного воздействия и, в конечном счете, сокращении ненужного потребления энергии и выбросов.

1. Проектирование в соответствии с бизнес-требованиями

К предприятиям во всем мире предъявляют разные требования. Следует ожидать, что рекомендации по обзору и проектированию, предоставляемые этой методологией проектирования, приведут к различным решениям по проектированию и компромиссам для различных сценариев и организаций.

Определите бизнес-требования и приоритеты, а затем изучите методологии проектирования в соответствии с этими требованиями.

2. Оценка областей проектирования с использованием принципов проектирования

Ознакомьтесь с принципами проектирования устойчивого развития и областями проектирования ниже для рабочих нагрузок устойчивости.

Решения, принятые в каждой области проектирования, будут отражены в других областях проектирования. Изучите рекомендации и рекомендации в каждой области проектирования, чтобы понять последствия и влияние, а также все известные компромиссы.

Области проектирования:

3. Понимание выбросов

Чтобы снизить выбросы, необходимо понять, как измерить усилия по обеспечению устойчивости.

Кратко о областях выбросов

В корпорации Майкрософт мы сегментируем выбросы парниковых газов (ПГ) на три категории в соответствии с Протоколом по парниковым газам.

  • Выбросы в области 1: прямые выбросы, создаваемые вашей деятельностью.
  • Выбросы в области 2: косвенные выбросы, которые возникают в результате производства электроэнергии или тепла, которое вы используете.
  • Выбросы в области 3: косвенные выбросы от всех других видов деятельности, в которые вы участвуете. Для бизнеса эти выбросы в области 3 могут быть обширными. Они должны учитываться по всей цепочке поставок, материалов в зданиях, рабочих поездок сотрудников и жизненного цикла его продукции (включая электроэнергию, потребляемую клиентами при использовании продуктов). Выбросы в области 3 компании часто гораздо важнее, чем выбросы в области 1 и 2 вместе взятые.

Как клиент, контекст выбросов в области 3 может быть конфигурацией сети и доставкой, энергопотреблением и устройствами за пределами центра обработки данных. Если приложение использует избыточную пропускную способность или размер пакета, это будет влиять с момента выхода трафика из центра обработки данных через различные прыжки в Интернете, вплоть до устройства конечного пользователя. Таким образом, снижение пропускной способности сети может оказать значительное влияние на всю цепочку доставки. Те же рекомендации относятся к вычислительным ресурсам, хранилищу данных, решениям платформы приложений, проектированию приложений и т. д.

Дополнительные сведения и определения см. в техническом документе по методологии области 3 Azure, опубликованном в 2021 г.

Измерение и отслеживание влияния углерода

Корпорация Майкрософт согласуется с Green Software Foundation, ответственной за создание спецификации Software Carbon Intensity (SCI).

Для измерения углеродного воздействия приложения GSF предоставил методологию оценки под названием SCI, рассчитанную следующим образом:

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

Где:

  • E = энергия, потребляемая программной системой. Измеряется в кВт*ч.
  • I = предельные выбросы углерода на основе местоположения. Выбросы углерода на кВт*ч энергии, гCO2/кВт*ч.
  • M = воплощенные выбросы программной системы. Углерод, который испускается через оборудование, на котором работает программное обеспечение.
  • R = функциональная единица, которая представляет собой способ масштабирования приложения; на дополнительного пользователя, на вызов API, на службу и т. д.

Учитывая эти знания, важно учитывать не только инфраструктуру приложений и оборудование, но и пользовательские устройства и масштабируемость приложений, так как это может значительно изменить воздействие на окружающую среду.

Ознакомьтесь с полной спецификацией SCI на сайте GitHub.

Отслеживание углерода и отчетность с помощью Баланс выбросов углекислого газа

Корпорация Майкрософт предлагает Баланс выбросов углекислого газа для Azure и Microsoft 365, которая помогает измерять облачные выбросы и потенциал экономии углерода.

Мы рекомендуем использовать это средство для получения аналитических сведений и прозрачности, необходимых для понимания углеродного следа, а также для измерения и отслеживания выбросов с течением времени.

Скачайте Баланс выбросов углекислого газа приложение Power BI для Azure, чтобы приступить к работе.

Использование Microsoft Sustainability Manager

Клиенты , использующие Microsoft Cloud for Sustainability , могут использовать Microsoft Sustainability Manager. Это расширяемое решение объединяет аналитику данных и обеспечивает комплексное, интегрированное и автоматизированное управление устойчивостью для организаций на любом этапе их устойчивого развития. Она автоматизирует ручные процессы, позволяя организациям более эффективно регистрировать, сообщать и сокращать выбросы.

Использование прокси-решения для измерения выбросов

Одним из способов оценки выбросов углерода в результате рабочих нагрузок является проектирование архитектуры прокси-решения на основе модели SCI , как описано выше.

Определение прокси-серверов для приложений можно выполнять различными способами. Например, с помощью этих переменных:

  • Любой известный выброс углерода в инфраструктуре
  • Стоимость инфраструктуры
  • Выбросы углерода в пограничных службах и инфраструктуре
  • Число пользователей, одновременно использующих приложение.
  • Метрики приложения для информирования о производительности с течением времени

Спроектируя уравнение с использованием указанных выше переменных, вы можете оценить показатель углерода (аппроксимацию), что поможет вам понять, создаете ли вы устойчивые решения.

Существует также аспект производительности приложения. Можно связать производительность с затратами и выбросами и предположить, что эта связь дает значение. С помощью этого отношения можно упростить представление следующим образом:

Производительность приложения Стоимость приложения Вероятный результат
Высокий Без изменений Оптимизированное приложение
Высокий Ниже Оптимизированное приложение
Без изменений или понижения Выше Согласно зеленым принципам, более высокая стоимость энергии может привести к более высоким выбросам углерода. Таким образом, можно предположить, что приложение создает ненужные выбросы углерода.
Высокий Высокий Приложение может производить ненужный углерод

Таким образом, при создании панели мониторинга оценки углерода можно использовать следующие прокси-серверы:

  • Стоимость
  • Производительность
  • Выбросы углекислого газа в инфраструктуре (если известные или доступные)
  • Использование с течением времени (запросы, пользователи, вызовы API и т. д.)
  • Любые дополнительные измерения, относящиеся к приложению

4. Модель общей ответственности для обеспечения устойчивости

Сокращение выбросов является общей ответственностью между поставщиком облачных служб и клиентом при проектировании и развертывании приложений на платформе.

Способы сокращения выбросов

Сокращение выбросов углерода может произойти с помощью трех возможных решений:

  • Нейтрализация углерода; компенсация выбросов углерода
  • Избегание углерода; не испускает углерод, в первую очередь
  • Удаление углерода; вычитание углерода из атмосферы

Цель зеленого программного обеспечения заключается в том, чтобы избежать ненужных выбросов в первую очередь, поэтому активно работает в направлении более устойчивого будущего. Кроме того, удаление углерода является предпочтительной целью удаления выбросов из нашей атмосферы.

Корпорация Майкрософт стремится к углероду к 2030 году, а к 2050 году удалила весь углерод , который компания выбрасывала с момента ее основания в 1975 году.

Совместная ответственность

Корпорация Майкрософт как поставщик облачных служб отвечает за центры обработки данных, в котором размещаются ваши приложения.

Однако развертывание приложения в облаке Майкрософт не делает его устойчивым автоматически, даже если центры обработки данных оптимизированы для устойчивости. Приложения, которые не оптимизированы, по-прежнему могут испускать больше углерода, чем необходимо.

Рассмотрим пример.

Вы развертываете приложение в службе Azure, но используете только 10 % выделенных ресурсов. Подготовленные ресурсы используются недостаточно, что в конечном счете приводит к ненужным выбросам.

Это поможет, если вы рассмотрите возможность масштабирования до соответствующего уровня ресурса (для обеспечения прав) или развертывания дополнительных приложений в одних и том же подготовленных ресурсах.

Мы рекомендуем сделать приложения более эффективными, чтобы максимально эффективно использовать емкость центра обработки данных. Устойчивость — это общая цель ответственности, которая должна объединить усилия поставщика облачных служб и клиентов в разработке и реализации приложений.

Дальнейшие действия

Ознакомьтесь с принципами проектирования для обеспечения устойчивости.