Новая методология позволяет проектировать облачные серверы с более низким уровнем выбросов углекислого газа

Сокращение выбросов углекислого газа имеет решающее значение для сдерживания последствий изменения климата, но, как правило, наиболее заметными виновниками являются автомобили и их производители, работающие на топливе. Однако на долю информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) в настоящее время приходится от 2 до 4% глобального выброса углекислого газа, что сопоставимо с авиационными выбросами.

Ожидается, что выбросы в результате использования ИКТ будут только расти, что является побочным результатом того, что различные устройства, такие как часы и автомобили, становятся “умнее”. По прогнозам, к 2030 году на его долю придется 20% глобальных выбросов углекислого газа.

Облачные вычисления являются одним из ключевых факторов, влияющих на углеродный след ИКТ, поскольку они приводят к выбросам двух типов: оперативным, возникающим при производстве электроэнергии, и материальным, возникающим в результате использования полупроводниковых технологий, используемых для изготовления аппаратных компонентов облачного сервера.

Многие облачные провайдеры, такие как Microsoft и Google, установили жесткие сроки на то, чтобы значительно сократить выбросы в атмосферу. Учитывая это, команда исследователей из CMU (Central Michigan University) разработала новый подход к проектированию систем хранения компьютерных серверов (Stock Keeping Units, SKU), которые позволяют облаку значительно сократить выбросы углерода при достижении поставленных целей по производительности.

Команда, возглавляемая аспирантом кафедры электротехники и вычислительной техники Джейлен Ванг, разработала систематический подход к проектированию и развертыванию GreenSKUs – серверов с низким выбросом углерода, которые сводят к минимуму общие выбросы в облаке и повышают его эффективность. Их результаты были опубликованы в рамках 51-го ежегодного Международного симпозиума ACM/IEEE по компьютерной архитектуре (ISCA) в 2024 году.

На практике трудно найти баланс между выбросами и производительностью.

“Объем вычислительных ресурсов, используемых приложением, относительно пропорционален его выбросам углерода”, – говорит Ванг. “Это означает, что приложения, которым требуется большая вычислительная мощность, объем памяти и сетевые возможности, будут производить больше выбросов углерода”.

Чтобы помочь разработчикам облачных технологий сравнить варианты проектирования серверов с низким уровнем выбросов углерода, Ванг и его коллеги-исследователи представили систематическую методологию под названием GSF, которая известна как “первая платформа для облачных провайдеров, позволяющая систематически принимать обоснованные решения по проектированию и развертыванию серверов с низким уровнем выбросов углерода”.

В проведенном исследовании методология GSF была применена в условиях производственных ограничений Microsoft Azure и в результате, она позволила сократить выбросы углекислого газа платформой примерно на 10%. Такое значительное сокращение выбросов в облаке Azure может сократить глобальные выбросы углекислого газа на 0,1-0,2% к 2030 году.

У Ванга и остальных членов его команды, в которую входит Акшита Шрираман, доцент кафедры электротехники, вычислительной техники и компьютерных наук, есть идеи о том, как продолжить это исследование.

По словам Ванга, несмотря на то, что платформа GSF была впервые протестирована совместно с Microsoft, она задумана как шаг на пути к созданию и ускорению разработки углеродосберегающих серверов в областях облачных вычислений.

“Развитие машинного обучения и крупных языковых моделей, таких как ChatGPT, приведет к необходимости развертывания серверов со специализированным оборудованием в облаке”, – сказал Ван.

Еще одной причиной для разработки серверов облачных вычислений с более экономичными компонентами является запланированное устаревание устройств. Например, когда множество потребителей обновляют свои смартфоны, это приводит к увеличению потерь в сфере ИКТ и производству более новых продуктов.

“В своей работе мы нацелились на запланированное устаревание, повторно используя выведенные из эксплуатации компоненты в наших проектах серверов с низким выбросом углерода. Поиск способов более длительного использования оборудования в различных областях вычислительной техники – это то, что мотивирует нас в этой работе”, – сказал Ванг.

Источник: TechXplore