Пара слов об экологии облачных вычислений

7 Апреля 2016

Как и любую другую технологическую компанию, Cloud4Y чрезвычайно заботит состояние окружающей среды и поиск возможностей ее сохранения. Сегодня мы постараемся изложить свои мысли о том, как облако и любые другие информационные технологии влияют на экологию и что со всем этим делать. 

Экологичный подход к ИКТ (информационно-коммуникационным технологиям) – это глобальный императив, который должен реализовываться в обязательном порядке. Все компании, вовлеченные в область ИКТ, включая провайдеров облачных сервисов, должны это учитывать в своей работе и деле усовершенствования своих продуктов. 
У современных облачных поставщиков нет другого выхода, кроме как переосмыслить свои пути изменения и взаимодействия с существующими системами, а также методы разработки новых инфраструктурных подходов в том случае, если ИКТ продолжат быть на службе у «цифрового» мирового сообщества. 

Эти смелые заявления, но они основаны на исследованиях, доказывающих суровые реалии.

Корень зла

Глобальный выброс CO2 со всех предприятий информационно-коммуникационного сектора насчитывает 2% от общего объема. Это около 830 метрических тонн CO2, что сравнимо с выбросами углерода от авиационной индустрии, которая повсеместно склоняется за свой «вклад» в загрязнение окружающей среды. Согласно прогнозам, доля выделений информационно-коммуникационных предприятий удвоится к 2020, то есть всего за 4 года. 

Мировое потребление интернет-услуг, которые основываются на деятельности информационно-коммуникационных компаний, будет расти на 30%-40% ежегодно. Если прогнозы правдивы, то в течение 10 лет объем интернет-трафика возрастет в 30 раз (учитывая сложную формулу расчета, в течение 20 лет его объем увеличится в 1000 раз). Если ничего не делать, то только в течение 10 лет предприятия информационно-коммуникационной отрасли станут потреблять около 60% глобальных энергетических ресурсов – непосильная ноша для окружающей среды. 
При оптимизации энергетической эффективности ИКТ в 1000 раз за 20-летний период, то никакого изменения в энергопотреблении и вредных выбросах может и не произойти.

Облако или туча?

Облако имеет как преимущества, так и недостатки в деле повышения экологичности информационно-коммуникационных технологий.

Известно, что облако способно предоставить определенный пул ресурсов для клиентов с гораздо меньшими затратами, чем при самостоятельном наполнении инфраструктуры техникой и ПО. Это означает снятие нагрузки с вычислительных ресурсов и ресурсов для хранения информации в пользу удаленных мест, таких, как облачные хранилища (наподобие всем известного DropBox). Такие удаленные ЦОД сегодня характеризуются высокой устойчивостью и с учетом имеющегося передового опыта могут использовать возобновляемые источники энергии. 

Облачный бизнес хорош уже потому, что он сокращает затраты на энергию, а крупные поставщики облачных сервисов понимают проблемы развития облака и воздействия этого развития на объем выбросов СО2.

С другой стороны, тот факт, что облачные вычисления выполняются удаленными ЦОД, имеет тенденцию значительно влиять на энергоэффективность «облака». Доступной облачных вычислений как в плане скорости развертывания, так и в плане стоимости  толкает все больше организаций использовать их, усугубляя экологические проблемы.

Что делать?

Существует два пути взаимодействия облачных технологий и «зеленого» подхода к ИКТ. Первый – в том, чтобы убедиться, что все облачные ИКТ максимально энергоэффективны, начиная от самых незначительных датчиков до целых ЦОД. Второй – использовать облачные сервисы и ИКТ совместно для создания энергоэффективных технологий, систем и процессов для потребительских нужд и отраслевых вертикалей.

При использовании первого способа происходит реинжиниринг всего «костяка» для получения большей энергоэффективности. Новые парадигмы для достижения этой цели включают в себя программно-конфигурируемые сети или сетевую виртуализацию, которые могут разделить плоскость управления и плоскость передачи данных. 
«Облако» в действии также требует кибер-физических решений. Управление энергоэффективными виртуальными машинами (ВМ), энергоэффективные контейнеры как сервис (containers as a service – CaaS), масштабирование энергоэффективных сетей и даже управление инфраструктурой за счет возобновляемых источников энергии – все это сейчас сфокусировано на кибернетической сфере и действует во благо ей же. 

Знания физического мира также имеет решающее значение. Например, непрерывного контроля теплового состояния центров обработки данных и принятие тепло-зависимых решений для виртуальных машин и CaaS являются обязательными. Хотя исследователи и занимаются изучением этой проблемы, нам нужны стандартные протоколы и интерфейсы для устойчивых и экологически безопасных облачных сетей.

070416.jpgС точки зрения пользователей, развертывание «облака» позволит улучшить экологию. Например, люди, которые работают над общими документами, как правило, используют обмен сообщениями и файлами по электронной почте, гордо замечая, что не используют бумагу. Более экологичный облачный подход подразумевает использование онлайн-инструментов для совместной работы вместо локальных компьютеров, которые, как известно, выделяют до 40% мирового объема парниковых газов. 
Этот переход находится в компетенции провайдеров SaaS (программное обеспечение как услуга), которые должны таким образом модифицировать дизайн облачного ПО, чтобы побудить как можно больше конечных пользователей мигрировать в облако. При этом при использовании платформы как услуги (РaaS) «облако» остается как бы изолированным, тормозя развитие CaaS.

При выборе второго метода мы можем использовать вычислительные мощности и большие объемы данных, доступных в облаке, чтобы разработать наиболее энергоэффективные технологии, системы и процессы для защиты окружающей среды. Примером является производство и распространение рыночных моделей для энергетических мощностей, которые имеют наибольшее негативное влияние на «углеродный баланс» в атмосфере. Интеллектуальная сеть – это шаг в этом направлении, делающий нынешнюю практику более эффективной и использующий интеллектуальные распределенные энергетические ресурсы. 

Рассмотренные нами двойственные потребности привели к созданию в январе 2015 Экологического стандарта ИКТ института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE Green ICT Initiative), чья миссия включает в себя полное переосмысление проектирования, создания и использования ИКТ. Инициатива работает с 16 разнообразными сообществами IEEE, которые затрагивают такие темы как облачные вычисления, интернет вещей, большие данные, «умные города» и интеллектуальные сети, и с ведущими исследовательскими институтами по всему миру. Присоединиться к этой инициативе может каждый. 


Многогранный мир

Новый мультидисциплинарный подход, координируемый силами Экологического стандарта IEEE, должен  создавать различные виды сотрудничества, как, например, сотрудничество IT-специалистов с профессорами по химии и биомолекулярным наукам.
Такой пример сотрудничества уже породил создание перерабатываемых, основанных на использовании бумаги портативных сенсоров, которые не потребляют энергию, а также могут отслеживать изменения в окружающей их среде. Взаимодействующие на основе мобильной связи, они могут заменить привычные экологические сенсоры, используемые для облачных вычислений.


Стратегии будущего 

Сегодня мы работаем над экономией энергии в процессе сбора данных при использовании облачных технологий и в процессе разнонаправленных коммуникаций, необходимых «облаку». Среднесрочные цели включают в себя поиск энергетических ресурсов для каждого шага в облачных процессах. В более долгосрочной перспективе стоит двигаться в направлении создания для «облака» устройств без батарей и необходимости в вообще каком-либо питании, а также, возможно, редизайна структуры ЦОДов в принципе. В каком-то смысле, будущее нашего цифрового общества зависит от эффективности всех этих усилий, прилагаемых для достижения продуктивной работы облака и ИКТ в целом.