Ao longo de um ano, a energia consumida por uma caixa de entrada de e-mail média, que normalmente contém cerca de 10.000 e-mails, equivale a dirigir um carro por 212 metros. Quando este consumo de energia é multiplicado pela utilização global de e-mail, gera emissões de dióxido de carbono equivalentes à adição de 7 milhões de carros às estradas.
O setor das tecnologias de informação e comunicação produz cerca de 1,4% do total das emissões globais. Isto equivale a cerca de 1,6 mil milhões de toneladas de emissões de gases com efeito de estufa, tornando cada um de nós, utilizadores da Internet, responsável por cerca de 400 kg de dióxido de carbono por ano.
A pegada de carbono digital global poderia ser reduzida em 80% se a eletricidade que a alimenta passasse de combustíveis fósseis para fontes renováveis. Gigantes tecnológicos como a Google e a Meta estão a tomar medidas decisivas nesta direção, comprometendo recursos financeiros substanciais para a remoção de carbono como parte de uma colaboração mais ampla da indústria.
No entanto, a responsabilidade ambiental na utilização dos recursos não pode ser delegada apenas às grandes empresas tecnológicas. Deveria ser uma responsabilidade partilhada. Todas as empresas, independentemente da dimensão, devem estar conscientes da sua pegada de carbono e fazer os ajustes necessários para melhorar a sustentabilidade ambiental.
Aqui estão algumas abordagens para melhorar a sustentabilidade ambiental de aplicativos nativos da nuvem, implementando otimizações em tempos de execução do Kubernetes. Exploraremos métodos para mudar o uso de recursos para fontes de energia renováveis e minimizar os chamados zumbis nas nuvens.
Um dos aspectos mais desafiadores do software verde é entender por onde começar. Antes de nos aprofundarmos em assuntos mais complexos, um bom ponto de partida é aumentar a conscientização sobre os “zumbis” escondidos em nossa infraestrutura. Por zumbis, refiro-me a cargas de trabalho que não realizam nenhuma tarefa útil, resultando em desperdício de recursos ambientais e financeiros.
Aqueles usados para fins de teste e desenvolvimento — normalmente apenas durante o horário de trabalho — são um exemplo comum. Considerando que a proporção média entre horas de trabalho e horas de folga numa semana é de aproximadamente 4 para 1 a favor das horas de folga, é evidente que estas cargas de trabalho precisam de ser abordadas.
Uma solução eficaz é o kube-green, uma ferramenta de código aberto desenvolvida por Davide Bianchi, líder técnico sênior da Mia-Platform. Kube-green gerencia o redimensionamento do cluster Kubernetes para otimizar o consumo de energia da infraestrutura de TI, reduzindo as emissões de CO2 em cerca de 30%, em média. Esta ferramenta atua como um controlador Kubernetes que define uma definição de recurso personalizada (CRD) chamada SleepInfo, que permite pausar e reiniciar pods dentro de um namespace específico. Com o kube-green, você pode reduzir o número de implantações para zero e limitar a execução de cron jobs apenas durante o horário de trabalho.
Kube-green faz parte da seção de agendamento e orquestração do cenário Cloud Native Computing Foundation (CNCF) desde 2022. O número de adotantes do kube-green está crescendo continuamente, com usuários relatando benefícios significativos – não apenas em impacto ambiental, mas também em gerenciamento de custos em nuvem, com economia média de cerca de 30%.
Estar ciente da intensidade de carbono, que se refere à quantidade de dióxido de carbono emitido por quilowatt-hora de energia consumida nas regiões onde nosso provedor de serviços de nuvem nos disponibiliza recursos, nos permite ajustar a execução de nossas cargas de trabalho para que elas utilizem principalmente energia proveniente de fontes renováveis. O conceito básico é simples: quando a produção de energia é direcionada para fontes renováveis, executamos mais cargas de trabalho; quando não é, corremos menos.
Para equilibrar as cargas de trabalho para que se alinhem com o uso de fontes de energia pelo provedor de serviços de nuvem, temos duas estratégias: mudança temporal, que envolve a mudança de cargas de trabalho principais para momentos em que o uso de energia renovável é menor na região onde nosso cluster está localizado, e espacial mudança, que envolve mecanismos de federação multirregional para mover cargas de trabalho para locais físicos onde a intensidade de carbono da rede é menor.
A escolha entre as duas abordagens depende do tipo de carga de trabalho considerada. Para cálculos extremamente urgentes, como pagamentos digitais, é melhor adotar a abordagem de mudança temporal. Por outro lado, para cálculos que não são particularmente sensíveis ao tempo, como o treinamento de modelos de aprendizado de máquina, a abordagem espacial também pode ser adotada. Por exemplo, o Google implementou a mudança espacial para gerenciar arquivos multimídia em plataformas como Google Drive e YouTube. Outra consideração importante é a presença de políticas que exigem a utilização de uma região específica: neste caso, a mudança temporal é a única opção disponível.
Independentemente da escolha entre mudança temporal e mudança espacial, um requisito fundamental é o acesso a dados sobre a intensidade de carbono da rede nas nossas regiões. Para obter esses dados, existem dois serviços disponíveis: WattTime e Electricity Maps. A diferença entre os dois é que o WattTime fornece intensidade marginal de carbono, enquanto o Electricity Maps fornece intensidade média de carbono. Consequentemente, o WattTime é preferido para otimizar impactos imediatos, enquanto o Electricity Maps é mais adequado para otimizações de longo prazo.
A Green Web Foundation simplificou o acesso a esse tipo de dados fornecendo grid-intensity-go, uma biblioteca Go projetada para ser integrada ao Kubernetes e outros agendadores. Isto permite a utilização de valores de intensidade de carbono nas decisões sobre onde e quando executar trabalhos.
À medida que continuamos a avançar com tecnologias inovadoras, garantir a sustentabilidade ambiental da computação em nuvem é essencial para o sucesso e o progresso a longo prazo na vanguarda da indústria. À medida que a procura por serviços digitais continua a crescer exponencialmente, também aumenta o consumo de energia e a pegada de carbono associadas à alimentação dos centros de dados. Portanto, a adoção de práticas verdes e a priorização de fontes de energia renováveis na infraestrutura em nuvem são obrigatórias para mitigar o impacto ambiental e preparar o caminho para um futuro digital sustentável.
Com esta abordagem, não só abordamos as preocupações ecológicas, mas também obtemos melhorias significativas na gestão de FinOps. Ao otimizar a alocação de recursos, podemos impulsionar a eficiência e reduzir o desperdício, contribuindo para um planeta mais saudável e, ao mesmo tempo, ultrapassando os limites da inovação tecnológica.
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