Designmethodik für nachhaltige Workloads in Azure

Das Erstellen einer nachhaltigen Anwendung auf jeder Cloudplattform erfordert technisches Know-how und ein Verständnis der Nachhaltigkeitsrichtlinien im Allgemeinen und für Ihre spezifische Cloudplattform.

Diese Designmethodik zielt darauf ab, ein Verständnis für die Herstellung von effizienteren Lösungen zu schaffen, Ihre Co2-Auswirkungen zu messen und letztendlich unnötige Energieverbrauch und Emissionen zu reduzieren.

1– Design für geschäftliche Anforderungen

Unternehmen haben weltweit unterschiedliche Anforderungen. Erwarten Sie, dass die Überprüfungsüberlegungen und Designempfehlungen, die von dieser Designmethodik bereitgestellt werden, unterschiedliche Designentscheidungen und Kompromisse für verschiedene Szenarien und Organisationen liefern.

Richten Sie Ihre Geschäftlichen Anforderungen und Prioritäten ein, und überprüfen Sie dann die Designmethoden in Übereinstimmung mit diesen Anforderungen.

2– Bewerten der Entwurfsbereiche mithilfe der Designprinzipien

Lesen Sie die Prinzipien des Nachhaltigkeitsdesigns und die folgenden Designbereiche für Ihre Nachhaltigkeitsarbeitslasten.

Entscheidungen, die innerhalb der einzelnen Entwurfsbereiche getroffen werden, werden in anderen Designbereichen echoen. Überprüfen Sie die Überlegungen und Empfehlungen in jedem Entwurfsbereich, um die Folgen und Auswirkungen und alle bekannten Kompromisse zu verstehen.

Designbereiche:

• Anwendungsentwurf
• Anwendungsplattform
• Bereitstellung und Tests
• Betriebsprozeduren
• Storage
• Netzwerk und Konnektivität
• Security

3 – Grundlegendes zu Ihren Emissionen

Um Ihre Emissionen zu senken, müssen Sie verstehen, wie Sie Ihre Nachhaltigkeitsbemühungen messen.

Kurz über Emissionsbereiche

Bei Microsoft segmentieren wir unsere Treibhausgasemissionen (GHG) in drei Kategorien, die mit dem Treibhausgasprotokoll übereinstimmen.

• Bereich 1-Emissionen: direkte Emissionen, die Ihre Aktivitäten schaffen.
• Umfang 2-Emissionen: indirekte Emissionen, die sich aus der Erzeugung von Strom oder Wärme ergeben, die Sie verwenden.
• Umfang 3-Emissionen: indirekte Emissionen aller anderen Aktivitäten, an der Sie beteiligt sind. Für ein Unternehmen können diese Scope 3-Emissionen umfangreich sein. Sie müssen über die gesamte Lieferkette, materialien in ihren Gebäuden, die Geschäftsreise der Mitarbeiter und den Lebenszyklus ihrer Produkte (einschließlich der Stromkunden, die bei der Verwendung der Produkte verbrauchen) berücksichtigt werden. Die Scope 3-Emissionen eines Unternehmens sind häufig wesentlich höher als die 1- und 2-Emissionen eines Unternehmens.

Als Kunde kann der Kontext von Scope 3-Emissionen Netzwerkkonfiguration und -bereitstellung, Stromverbrauch und Geräte außerhalb des Rechenzentrums sein. Wenn eine Anwendung übermäßige Bandbreite oder Paketgröße verwendet, wirkt sich dies auf den Zeitpunkt aus, an dem der Datenverkehr das Rechenzentrum verlässt, über die verschiedenen Hops im Internet bis hin zum Endbenutzergerät. Eine Verringerung der Netzwerkbandbreite kann daher in der gesamten Lieferkette erhebliche Auswirkungen haben. Die gleichen Überlegungen gelten für Computeressourcen, Datenspeicher, Anwendungsplattformentscheidungen, Anwendungsdesign und vieles mehr.

Ausführlichere Details und Definitionen finden Sie im Whitepaper "Scope 3 Methodology" von Azure, das 2021 veröffentlicht wurde.

Messen und Nachverfolgen der Co2-Auswirkungen

Microsoft richtet sich an der Green Software Foundation, die für die Erstellung der Software Carbon Intensity (SCI)-Spezifikation verantwortlich ist.

Um die Co2-Auswirkungen einer Anwendung zu messen, hat die GSF eine Bewertungsmethode namens SCI bereitgestellt, die wie folgt berechnet wird:

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

Hierbei gilt:

• E = Energie, die von einem Softwaresystem verbraucht wird. Gemessen in kWh.
• I = Standortbasierte marginale Co2-Emissionen. Co2 pro kWh Energie, gCO2/kWh.
• M = Verkörperte Emissionen eines Softwaresystems. Kohlenstoff, der über die Hardware ausgegeben wird, auf der die Software ausgeführt wird.
• R = Funktionale Einheit, in der die Anwendung skaliert wird; pro zusätzlichem Benutzer, pro API-Aufruf, pro Dienst usw.

Mit diesem Wissen ist es wichtig, nicht nur die Anwendungsinfrastruktur und Hardware, sondern auch die Benutzergeräte und Anwendungsskalierbarkeit zu berücksichtigen, da sie den Ökologischen Fußabdruck erheblich verändern kann.

Lesen Sie die vollständige SCI-Spezifikation auf GitHub.

Azure Carbon Optimierung

Azure Carbon Optimization ist ein Azure-Dienst, der Ihnen hilft, die Co2-Emissionen Ihrer Cloud-Workloads zu verstehen. Die Co2-Optimierung bietet Einblicke in die Co2-Emissionen Ihrer Azure-Ressourcen und hilft Ihnen, Ihre Cloud-Workloads für Nachhaltigkeit zu optimieren.

Sie erhalten präzise Emissionsdaten innerhalb des Azure-Portals für die Nutzung aller Azure-Produkte und -Dienste in den letzten 12 Monaten. Sie können auch die Co2-Emissionen Ihrer Ressourcen nach Region, Abonnement und Ressourcengruppe anzeigen.

Co2-Verfolgung und Berichterstellung mit dem Emissionsbelastungs-Dashboard

Microsoft bietet die Emissionsbelastungs-Dashboard für Azure und Microsoft 365 an, wodurch Sie Ihre cloudbasierten Emissionen und Co2-Einsparungen messen können.

Wir empfehlen Ihnen, dieses Tool zu verwenden, um die Erkenntnisse und Transparenz zu erhalten, die Sie benötigen, um Ihren Co2-Fußabdruck zu verstehen und emissionen im Laufe der Zeit zu messen und nachzuverfolgen.

Laden Sie die Emissionsbelastungs-Dashboard Power BI-App für Azure herunter, um zu beginnen.

Nutzen des Microsoft Sustainability Managers

Kunden, die Microsoft Cloud for Sustainability verwenden, können Microsoft Sustainability Manager nutzen. Diese erweiterbare Lösung vereint Datenintelligenz und bietet umfassendes, integriertes und automatisiertes Nachhaltigkeitsmanagement für Organisationen in jeder Phase ihrer Nachhaltigkeitsreise. Es automatisiert manuelle Prozesse, sodass Organisationen ihre Emissionen effizienter aufzeichnen, melden und reduzieren können.

Verwenden einer Proxylösung zum Messen von Emissionen

Eine Möglichkeit zur Schätzung der Co2-Emissionen von Workloads besteht darin, eine Proxylösungsarchitektur basierend auf dem SCI-Modell zu entwerfen, wie oben beschrieben.

Das Definieren der Proxys für Anwendungen kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Verwenden Sie z. B. die folgenden Variablen:

• Alle bekannten Co2-Emissionen der Infrastruktur
• Die Kosten der Infrastruktur
• Edgedienste und Infrastruktur co2-Emissionen
• Die Anzahl der Benutzer, die gleichzeitig die Anwendung verwenden
• Metriken der Anwendung, um uns über die Leistung im Laufe der Zeit zu informieren

Wenn Sie eine Formel mit den oben genannten Variablen entwerfen, können Sie die Co2-Bewertung (eine Annäherung) schätzen, um zu verstehen, ob Sie nachhaltige Lösungen erstellen.

Es gibt auch den Aspekt der Anwendungsleistung. Sie können die Leistung mit Kosten und Kohlenstoff verknüpfen und davon ausgehen, dass diese Beziehung einen Wert zurückgibt. Mit dieser Beziehung können Sie die Ansicht wie folgt vereinfachen:

Daher kann das Erstellen eines Co2-Score-Dashboards die folgenden Proxys verwenden:

• Kosten
• Leistung
• Co2-Emissionen der Infrastruktur (sofern bekannt/verfügbar)
• Nutzung im Laufe der Zeit (Anforderungen, Benutzer, API-Aufrufe usw.)
• Jede zusätzliche Messung, die für die Anwendung relevant ist

4 – Das Modell der gemeinsamen Verantwortung für Nachhaltigkeit

Die Reduzierung der Emissionen ist eine gemeinsame Verantwortung zwischen dem Cloudanbieter und dem Kunden, die Anwendungen auf der Plattform entwerfen und bereitstellen.

Möglichkeiten zur Reduzierung der Emissionen

Die Reduzierung der Co2-Emissionen kann mit drei möglichen Lösungen erfolgen:

• Kohlenstoffneutralisierung; Ausgleich der Co2-Emissionen
• Kohlenstoffvermeidung; Kein Co2 an erster Stelle
• Kohlenabscheidung; Subtrahieren von Kohlenstoff aus der Atmosphäre

Ziel der grünen Software ist es, unnötige Emissionen an erster Stelle zu vermeiden und damit aktiv an einer nachhaltigeren Zukunft zu arbeiten. Darüber hinaus ist die Co2-Entfernung das bevorzugte Ziel, Emissionen aus unserer Atmosphäre zu entfernen.

Microsoft verpflichtet sich, bis 2030 co2-negativ zu sein und bis 2050 alle Co2-Emissionen zu entfernen, die das Unternehmen seit seiner Gründung im Jahr 1975 ausgegeben hat.

Eine geteilte Verantwortung

Als Cloudanbieter ist Microsoft für die Rechenzentren verantwortlich, die Ihre Anwendungen hosten.

Die Bereitstellung einer Anwendung in der Microsoft-Cloud macht sie jedoch nicht automatisch nachhaltig, auch wenn die Rechenzentren für Nachhaltigkeit optimiert sind. Durch nicht optimierte Anwendungen wird möglicherweise mehr CO2 als erforderlich ausgestoßen.

Nehmen wir uns ein Beispiel an.

Sie stellen eine App in einem Azure-Dienst bereit, verwenden aber nur 10 % der zugeordneten Ressourcen. Die bereitgestellten Ressourcen werden nicht genutzt, was letztendlich zu unnötigen Emissionen führt.

Dies wäre hilfreich, wenn Sie die Skalierung auf eine geeignete Ebene der Ressource (Rechteverwaltung) oder die Bereitstellung weiterer Apps auf die gleichen bereitgestellten Ressourcen in Betracht ziehen.

Wir empfehlen, Anwendungen effizienter zu gestalten, um die Rechenzentrumskapazität bestmöglich zu nutzen. Nachhaltigkeit ist ein Gemeinsames Verantwortungsziel, das die Bemühungen des Cloudanbieters und der Kunden beim Entwerfen und Implementieren von Anwendungen kombinieren muss.

Nächste Schritte

Überprüfen Sie die Designprinzipien für Nachhaltigkeit.