Počítače v oblacích (9): Cloud pro ochranu přírody

Úspory a cloud se staly téměř synonymem. Za výrazným nástupem cloudu v posledních 20 měsících ostatně stojí vliv finanční krize, která donutila celou ekonomiku hledat efektivnější, a tedy levnější řešení. Cloud computing s sebou nese ale další významný přínos pro společnost. Úspory energie v řádech desítek procent oproti provozu vlastních serverů ve firmách. Proto k hlasitým zastáncům cloud computingu patří Bílý dům nebo Greenpeace. Podle analýzy Smart Report 2020, publikované The Climate Group, mohou IT řešení přispět ke snížení produkce skleníkových plynů o patnáct procent, tedy o 7,8 miliardy tun ročně.

Vítězství efektivity
Jak je možné, že běh aplikací v cloudu místo na vlastních serverech spotřebuje několikanásobně menší množství elektrické energie? To je otázka, kterou lze odpovědět velice snadno. Obrovské úspory energie vycházejí z kombinace několika faktorů. Prim hraje efektivní využití infrastruktury. I když velká část firem již v nějaké formě virtualizaci pro zvýšení efektivity využití počítačů využívá, v datacentrech poskytujících cloudové služby je její nasazení stoprocentní.

Virtualizace na úrovni cloudu znamená efektivní využití každého dostupného procesoru a diskového prostoru. Procesory nebo celé stroje, které nejsou aktuálně potřeba, se odpojí od sítě a jejich práci převezmou jiné, více vytížené stroje tak, aby optimálně využily dostupnou kapacitu. Ve chvíli, kdy vzroste počet požadavků ze strany uživatelů, zapojí se doposud vypnuté stroje, aby se se špičkou vyrovnaly. Úspora při skutečném vypnutí nevyužívaných serverů je přitom obrovská.

Typický dvouprocesorový blade s osmi jádry spotřebuje v nečinnosti necelých 200 wattů. Při plné zátěži je to ale pouze 500 wattů, takže odpojením dvou nečinných serverů ušetří datové centrum dostatek energie pro provoz jednoho serveru na téměř plný výkon. Z praxe je zřejmé, že značná část serverů ve firmách přitom pracuje na méně než deset procent svého potenciálu. Podle Terrela Jonese z Green IT Council se využití serverové kapacity ve firmách pohybuje mezi deseti a dvaceti procenty.  V datových centrech, kde jsou tisíce serverů, se potom zvýšení využití dostupných kapacit a odpojení nadbytečného hardwaru projevují mnohem více než v prostředí s několika stroji. Podle studie Cloud Computing and Sustanability se typické aplikace pohybují ve výše uvedených parametrech,  stejné aplikace v cloudu ale typicky dosahují 40 až 70 % efektivity využití.

Samozřejmě že virtualizaci a hladké přepínání úloh a celých virtuálních strojů v databázovém centru musí podporovat cloudová platforma a na její efektivitě záleží, jaké snížení spotřeby elektřiny, a tím i emisí, se podaří v praxi dosáhnout. Podle studie Shrinking Data Centers: Your Next Data Center Will Be Smaller Than You Think společnosti Gartner navíc může ke zvýšení výkonu na kilowatt elektrické energie přispět i hustší uspořádání serverových racků v datových centrech a oddělení vysoce zatěžovaných strojů od součástí infrastruktury, která nepotřebuje intenzivní chlazení. Podle stejné studie bude plocha v datových centrech v roce 2018 o 60 procent menší než dnes.

V souladu s přírodou
Dalším důležitým prvkem, který přispívá k šetrnému přístupu k životnímu prostředí, je už samotný návrh datových center pro poskytovatele cloudových služeb. Obrovské úspory spotřeby elektrické energie totiž pramení nejen ze snížení počtu reálně pracujících strojů, ale také z úspornějšího chlazení. Nasazení moderních serverů typu blade a optimální řešení klimatizace jsou opět jen začátek. Při budování nových datových megacenter, jako jsou ta pro Facebook nebo třeba pro cloudové služby Microsoftu, se využívá co nejlépe samotného prostředí. Důležitost moderních technologií v datových centrech ukazuje poměr energetické efektivity. Tento parametr ukazuje, kolik energie datové centrum odebere ze sítě v poměru k energii spotřebované servery.  Ta v roce 2007 podle zprávy US Environmental Protection Agency pro americký Senát byla na úrovni 1,9. Na každý kilowatt příkonu serverů bylo potřeba téměř stejné množství energie na chlazení, osvětlení a ztráty ve vedení. Dnešní moderní datová centra dosahují efektivity 1,1 až 1,2. Jen správný design datového centra může podle studie Cloud Computing and Sustanability ušetřit 40 procent spotřeby energií.

Stejně důležitá jako použitá technologie uvnitř datových center je i jejich samotná poloha v oblastech, kde nejsou extrémní výkyvy teplot, blízko vody a zejména v USA zesiluje tlak na umístění datových center do oblastí s velkým výskytem alternativních elektráren, například větrných. To je oblast, kterou prosazuje Greenpeace, která cloud computing jako takový vnímá jako pozitivní směr. Stejnou pozici zastává i americká vláda, která lepší využívání energie a cloud computingu pro státní organizace začlenila do své strategie. Pro velká datová centra může blízkost větrné nebo vodní elektrárny znamenat snížení emisí CO2 jako vyřazení několika tisíc automobilů z provozu.

Svou roli v trvalé udržitelnosti cloud computingu hrají i další technologie, jako je smart-grid, tedy inteligentní infrastruktura samotné elektrické sítě, ve které se výroba reguluje v závislosti na reálné spotřebě a kdy se minimalizují i ztráty přenosové soustavy. Smart grid nebo inteligentní rozvodná síť navíc usnadňuje zapojení zdrojů alternativní energie. To je důležité právě s ohledem na snahu zvýšit podíl zdrojů obnovitelné energie v energetickém mixu.

Zelený cloud v číslech
Strategie zeleného IT může podle výzkumu Pike Research přispět do roku 2020 ke 38procentnímu snížení spotřeby elektrické energie v IT průmyslu a ke 28procentnímu snížení emisí skleníkových plynů i přes celkový nárůst výkonu a počtu zapojených zařízení.  Pro datová centra to znamená mimo jiné snížení nákladů na elektřinu ze 23,3 miliardy dolarů v roce 2010 na 16 miliard v roce 2020.

Udržitelnost podle Microsoftu
Životní prostředí a IT k sobě mají blíž, než většina lidí tuší. Microsoft například v některých oblastech USA testuje vlastní technologii pro smart grid pro koncové zákazníky. Největší důraz je ale logicky spojen s cloud computingem.  Podle studie, kterou vypracovala společnost Accenture ve spolupráci s konzultační společností WSP Environment & Energy, dosahují úspory energie, a tedy i vzniku skleníkových plynů, v IT při zavedení cloud computingu 30 až 90 procent. Nejde přitom o teoretické výsledky, ale o výsledky reálných měření, které porovnávalo běh Microsoft Exchange, SharePointu a Dynamics CRM na samostatných serverech a v cloudu.

Z výsledků měření vyplynulo, že ve velkých firmách nad 10 tisíc uživatelů, které přejdou z lokálního řešení na cloud computing, dosáhnou přibližně třicetiprocentního snížení spotřeby elektrické energie. Ještě zajímavější výsledky poskytlo měření spojené s malými firmami do stovky uživatelů. Tam se reálné úspory pohybovaly kolem devadesáti procent spotřeby elektrické energie.

Z výsledků studie vyplynulo, že největší vliv na snížení spotřeby má právě efektivní využívání dostupné infrastruktury co největším počtem různých uživatelů s různými nároky na výkon, aby se datové centrum, které zajišťuje provoz cloudové platformy, nemuselo potýkat s velkými výkyvy v požadavcích na výkon. Právě tato vlastnost cloudu, tedy sdílení efektivně fungující platformy velkým počtem uživatelů, vede k větším úsporám ve srovnání s provozem vlastních serverů i ve velkých organizacích.

A cloud computing může jít v zeleném úsilí ještě dál. Cloudová platforma Windows Azure například zajistí zpracování dat z elektrických a hybridních vozů Toyota. První vozy s podporou cloudové telemetrie, která  zajistí data potřebná pro efektivnější nastavení parametrů samotných automobilů, budou dostupné už v roce 2012.

Autor pracuje jako ředitel divize vývoje ve společnosti Microsoft.