האם נוכל להפחית את פליטת הפחמן המזהמת בעזרת אלגוריתם?

האם הפתרון למניעת פליטות הפחמן העצומות של הדאטה-סנטרים הוא לא הוספה של עוד מערכות קירור, אלא פשוט אלגוריתם?

מקור: Unsplash

מאת אסף עזרא

בין נקודות האור המעטות של מגפת הקורונה אפשר לציין את הירידה של 6% בפליטת פחמן דו-חמצני ב-2020, שנגרמה בין היתר בזכות מגמות חזקות של עבודה מהבית, הפחתה משמעותית בתעבורה האווירית והיבשתית, וצמצום גורף בצריכת האנרגיה ברמה גלובלית.

בימים אלה, כשהזיהום חוזר לרמתו טרם פרוץ המגפה, לשינויי האקלים עדיין קיים פוטנציאל הרסני בהיעדר מהלך מגובש להורדה יציבה וארוכת טווח של רמות ה-CO2. יש כמה התפתחויות מעודדות בחזית הריסון של המפגעים הסביבתיים – החל מהחלטת ארה”ב לחזור להסכם פריז, ויצרניות רכב מובילות שנעות במהירות לכיוון רכבים חשמליים. אבל, חיוביות ככל שיהיו, כמובן שמגמות אלה לא מספיקות, ובאופן טבעי יש נתיבי פעולה נוספים שאפשר למצות כדי לצמצם את הנזקים האפשריים. אתגר כזה דורש מאמץ משותף של כלל התעשיות, ולמרות המיקוד ארוך השנים בתעשיות הרכב, הייצור, והחקלאות, הדרך לעולם נקי יותר חייבת לעבור גם בצריכת האנרגיה של חוות שרתים (Data Centers) שמפעילות את הכלכלה הדיגיטלית המודרנית.

כיום חשמל “תורם” בקירוב לשליש מכלל פליטת הפחמן העולמית, אך קצב הגדילה של שימוש בחשמל בכלל, והתוספת ההולכת וגדלה של תעשיית הענן לפליטת ה-CO2, הופכים את הנושא לכזה שקשה להתעלם ממנו.

הנפט החדש?

להגיד שדאטה הוא הנפט החדש שדוחף את הכלכלה של המאה ה-21 נהפך כבר לקלישאה. אבל בשונה מנפט, אנחנו לרוב חושבים על דאטה כגורם ללא יישות פיזית, ולכן ללא טביעת רגל סביבתית. מדובר בטעות קשה.

לפי ארגון האנרגיה הבינלאומי, חוות שרתים צורכות בקירוב 200 טרה וואט של חשמל לשעה, או קרוב ל-1% מצריכת החשמל העולמית, ותורמות בכך ל-0.3% מפליטת ה-CO2 העולמית, נתון שעשוי לעלות ל-3.2% עד 2025. נוסיף לזה את הפיצוץ של השנים האחרונות בעולמות ה-Big Data, כרייה של מטבעות קריפטוגרפיים והדרישה הגוברת ליכולות מחשוב גבוהות, ונראה שהתרומה של חוות השרתים למפגעי האקלים תלך ותגבר בשנים הקרובות בלי צעדי ריסון צריכה משמעותיים. לצערנו, מפתה ככל שיהיה להאשים את חברות הביג-טק, האמת היא שמשתמשים ותאגידים בכל הגדלים תורמים תרומה משמעותית לעלייה בצריכת האנרגיה של שרתים.

אם כן, כיצד יוכלו ארגונים, קטנים כגדולים, לתת כתף בהפחתת צריכת האנרגיה, בלי להקריב את היתרונות הברורים בחדשנות ואיכות השירות שהם מפיקים מאותם המשאבים? בנייה של מקורות אנרגיה חליפית באתר או יצירת שיתופי פעולה עם ספקיות ירוקות הן יוזמות מבורכות, אבל לא מספיקות – חשיבה מחדש על הדרך שבה מוקצים משאבי המחשוב יכולה להיות המפתח להפחתה משמעותית, יציבה, ולאורך זמן של רמת הזיהום, שלא דורשת מחברות השקעת משאבים משמעותית.

השרת פועל – אך לא מנוצל

בהינתן מהירות הגדילה בביקוש לכוח מחשוב בשנים האחרונות, ושנת 2020 שקבעה שיאים חדשים עם הגדלה מיידית ודרסטית של התלות באינטרנט לחיים הפרטיים והמקצועיים שלנו, לא מאוד מפתיע לגלות שהמעבר לכלכלה מבוססת נתונים וחוות שרתים היה רצוף בקשיים ומהמורות.

ואכן, סקר שבוצע לאחרונה, בו נשאלו מנהלי IT  בכירים ב-100 חברות, שמוציאות קרוב למיליון דולר בשנה על שירותי ענן, מצא שיותר מחצי מאותן חברות ניצלו 20%-40% בלבד ממשאבי העיבוד שלהן. תת-הניצול הזה בא לידי ביטוי בחלקו בשרתים שעומדים פועלים ובלתי משומשים, שממשיכים לצרוך כמויות אנרגיה גדולות עבור עסקים שלא לצורך, ושתורמים לפליטת מיליוני טונות של CO2 שיכולים להיחסך. בממוצע שני שרתים שפועלים בניצולת כזו צורכים פי 1.6 יותר חשמל משרת אחד ב-80%.

שרת צורך בממוצע 0.27 קילו וואט לשעה הכוללים 0.15 קילו וואט לתפעול בסיסי, בנוסף ל-0.12 קילו וואט עבור קירור. כל קילו וואט של חשמל פולט 1.1 ק”ג CO2 כאשר זה מיוצר בעזרת שריפת פחם או 0.4 ק”ג CO2 בהתבסס על גז טבעי. חוות שרתים ממוצעת כוללת 10,000 שרתים. ובחישוב מהיר, חוות שרתים בודדת פולטת בשנה 23.5 מיליון ק”ג CO2 או 9.85 מיליון ק”ג CO2 – בהתאמה למשאב ממנו מיוצר החשמל. מספרים שמהם ניתן להפחית בצורה משמעותית.

הפתרונות המסורתיים לבעיה הזו היו בעיקר שירותי קירור מתוחכמים וחומרה חדשנית, אבל גם תוכנה מבוססת בינה מלאכותית יכולה לסייע לחברות לנהל טוב יותר את התשתית שלהן ולמקסם את תצרוכת משאבי העיבוד של השרתים בבעלותן. שיפורים אלו יביאו, בתורם, לחיסכון משמעותי בצריכת אנרגיה, ובשורת ההוצאות של אותם הארגונים.

אותם פתרונות מבוססי תוכנה ובינה מלאכותית יכולים לסייע בהגדלה משמעותית של תפוקת השרתים על ידי אופטימיזציה של אופן פעולתם והתאמת תהליכי הקצאת המשאבים לפעולות הנדרשות מהשרת הספציפי. שיפורים אלה מאפשרים ויאפשרו לחברות רבות ברחבי העולם לצמצם את מספר השרתים שנדרשים בכדי לבצע את עבודתם בעשרות אחוזים, ובכך להפחית דרמטית את פליטת ה-CO2 ברמה הגלובלית.

שיטה זו לשיפור צריכת משאבי המחשוב, שהינה יעילה יותר וידידותית לסביבה, יכולה גם לעזור לארגונים לעמוד בעליה המתמדת בביקוש לעיבוד מידע מתקדם, להתמודד עם עליות חדות ופתאומיות בצרכי העיבוד שלהן, ולמעשה לסייע להם להוריד כמות המעבדים שהם צריכים כדי להשיג רמה זהה או אפילו גבוהה יותר של יכולות עיבוד.

אופטימיזציה של שרתי מחשוב

אז איך עושים את זה? איך משפרים את צריכת המשאבים של שרתים, בלי לפגוע ברמת הביצועים? פתרון אפשרי הוא להתאים את האופן שבו מערכות הפעלה מקצות משאבים לדפוסי השימוש של השירות/אפליקציה שרצות על השרת. מערכות הפעלה, שתוכננו כפתרונות רב-שימושיים שישרתו יוזר מאחורי מקלדת, נוטות להקצות משאבים בצורה הוגנת בין תהליכים שונים כדי ליצור חוויה מהירה ותגובתית למשתמש. סביבות פרודקשן מודרניות מבוססות מיקרו-סרביסים פועלות לרוב על בסיס הרצת תהליכים זהים, בעלי דפוסים חזרתיים מיליוני פעמים, כדי לתפקד בצורה יעילה ולשפר ביצועים בסקייל גדול. לכן, כאשר מערכות ההפעלה כדוגמת לינוקס מקצות משאבים בשרתים המריצים סביבת פרודקשן בצורה הוגנת, במרבית המקרים היא עושה זאת באופן תת-אופטימלי ויוצרת בזבוז משאבים משמעותי. ומכאן, פתרונות המאפשרים למשל: למוד את דפוסי הפעולה של מיקרו-סרביס או שירות שרץ בפרודקשן; לבחון את פעילות מנגנון הקצאת המשאבים ברמת מערכת ההפעלה; לאתר דפוסים שאינם אופטימליים; ולקבל החלטות בזמן אמת על-מנת להגיע לניצול מיטבי של משאבי השרת בהתאם לפעולת השירות בפועל – יאפשרו לחברות להפחית משמעותית את צריכת המשאבים של אותם השרתים ואת כמות השרתים הנדרשת לביצוע משימות מחשב זהות.

כך, למעשה, יוכלו חברות לנצל יותר מהשרתים הקיימים שלהן, לשמור על רמת ביצועים וחווית משתמש איכותיות, ולהפחית את כמות השרתים הנדרשת. האפקט של מאמצים כאלה הוא בעל פוטנציאל אדיר לחיסכון כלכלי לצד הפחתת הזיהום הנוצר מחוות השרתים

בעולם שבו כוח מחשוב וניתוחי מידע בסקייל רחב הם ההווה והעתיד, אופטימיזציה של שרתי מחשוב יכולה להיות אחד הקטרים המובילים בפתרון בעיית צריכת האנרגיה, וצמצום זיהום הסביבה של חוות שרתים, שכן היא מאפשרת לחברות מכל הגדלים להשתתף במאבק האקלים, ולהנות מפירות החיסכון ללא השקעת משאבים נרחבת מצידן.

הכותב הוא מנכ”ל ומייסד-שותף ב-Granulate

 

כתב אורח

אנחנו מארחים מפעם לפעם כותבים טכנולוגים אורחים, המפרסמים כתבות בתחומי התמחות שלהם. במידה ואתם מעוניינים לפרסם פוסט בשמכם, פנו אלינו באמצעות טופס יצירת קשר באתר.

הגב

5 תגובות על "האם נוכל להפחית את פליטת הפחמן המזהמת בעזרת אלגוריתם?"

avatar
Photo and Image Files
 
 
 

* היי, אנחנו אוהבים תגובות!
תיקונים, תגובות קוטלות וכמובן תגובות מפרגנות - בכיף.
חופש הביטוי הוא ערך עליון, אבל לא נוכל להשלים עם תגובות שכוללות הסתה, הוצאת דיבה, תגובות שכוללות מידע המפר את תנאי השימוש של Geektime, תגובות שחורגות מהטעם הטוב ותגובות שהן בניגוד לדין. תגובות כאלו יימחקו מייד.

סידור לפי:   חדש | ישן | הכי מדורגים
ג\'ניה
Guest

מרתק. תודה
עכשיו רק שאלה רקורסיבית לכותב – האם ההשקעה בכתיבה, בדיקה והרצה של האלגוריתמים האלו לא פולטים גם פחמן?

יוסי
Guest

גוגל דיווחו שזה משתלם.
בנוסף שים לב שאתה מדבר על פיתוח של צוות ולא על כל המתכנתים בעולם
לעומת הפיתרון שמקיף חוות שלמות ברחבי העולם.

MusiCode7
Guest
אני מניח שיום אחד החשמל בעולם לא יסופק מדלקי מאובנים. הטכנולוגיות של הפקת חשמל בפליטה מופחתת או לא קיימת כבר בפיתוח מואץ. החל ממקורות טבעיים כשמש, רוח או מים, וכלה בטכנולוגיות כמו תא דלק להפקת חשמל ממימן, טכנולוגיה שמניעה רכבים כבר בימינו. איני מבין את ההתייחסות לזוללי חשמל כמזהמים. ההתייחסות אליהם צריכה להיות שונה מההתייחסות למטוסים למשל, שהם לא מזהמים בעקיפין, אלא מזהמים בפועל. לו העולם היה עובר לאנרגיה ירוקה, דאטה סנטרים לא היו מזהמים כלל. וכל עוד שלא עברנו, יש עוד המוני מזהמים, כמו למשל דוד החשמל בבית שלכם, או המחשב בו אתם קוראים תגובה זו. אם כן, האנרגיות… Read more »
רואי
Guest

צריך גם וגם, בסוף לא תוכל להסתמך על חשמל סולארי בחורף למשל…

משתמש אובונטו
Guest

אפשר להתחיל בלהפסיק עם השטות הזאת של קריפטו. במקום “מטבעות” דמיוניים שזוללים משאבים ומזהמים אפשר להשתמש בכסף אמיתי שהבנק המרכזיים מנפיקים ללא עלות אנרגתית וסביבתית.

אה, ובניגוד לקריפטו, למטבעות פיאט יש ערך אמיתי ואפשר לקנות איתם בחנויות.

wpDiscuz

תגיות לכתבה: