可観測性を通じてクラウドネイティブの持続可能性を向上させる方法

Kubernetes のようなプロジェクトは、多くのアプリケーション スタックに不可欠な要素となっているため、多くの企業では、Kubernetes なしでは構築できないアプリケーションを想像することさえ困難になっています。

Kubernetes（多くの汎用プログラミング言語やその他のツールに追加）など、一部のプロジェクトがどれほど複雑になっているかは印象的です。そのため、効果的に使用するには、他の多くのツールや依存関係を追加する必要があります。

クラウド コンピューティング リソースの時代では、コストへの影響を最小限に抑え、クラウドが提供する柔軟性から企業が大きなメリットを得ながら、問題解決にさらに多くのクラウドベースのリソースを活用したいという誘惑が常に存在します。

開発者は同じことを繰り返したくないので、フレームワークと依存関係を使用して、本当に重要なことに集中できるようにします。

また、要件の処理、アプリケーションのテストと構築、インフラストラクチャの調整、継続的なプロセスの実行などを行うにはツールが必要です。これらは抽象化であるため、テクノロジー スタックとアプリケーション内で何が起こっているかを直接把握できなくなります。開発者は、何が見落とされているかを理解するのに役立つツールをますます追加しています。これには可観測性が含まれており、Cloud Native Computing Foundation (CNCF) やその他の財団も、ソフトウェア部品表などの依存関係のネストによってもたらされるセキュリティ リスクを明確にするための取り組みを行っています。

現在、さまざまな理由により、クラウド コンピューティング サービスの成長によるコストの影響が企業の予算に影響を及ぼし始めており、コストの見積もり、監視、合理化に役立つツールの数も増加しています。 Linux Foundation には、クラウド コンピューティングを効果的に使用するためのテクニックと実践に関するスキルと認識を高めることを目的としたサブ財団である Cloud Cost Optimization Foundation もあります。

隠れた影響

しかし、クラウド コンピューティング サービスとフレームワークの普及、およびそれらへの他のサービスの展開には、環境への悪影響という予期せぬ副作用もあります。すべてのコード プッシュ、ツール、ビルド、アプリケーション、プロセスの背後には、物理​​的な場所にある実際のハードウェアがあり、そこでペイロードが実行されていることを忘れがちです。

では、炭素排出問題はどれほど大きいのでしょうか?正確な数値を得るのは困難で、多くの推測と推定を伴いますが、インターネットからの排出量は一般に世界の炭素排出量の約 3.7% を占めると考えられています。

この数字は、より注目されている航空業界とほぼ同じであり、急速に成長しています。しかし、特に IT 技術の普及を考慮すると、「インターネット」の範囲はやや曖昧です。人々が毎日間接的に使用するインフラストラクチャとアプリケーションを考慮すると、インターネット テクノロジの世界的な影響はさらに大きくなる可能性があります。 「インターネット」だけを考えても、現在のユーザーベースは世界人口の約50％を占めており、この数は今後数年間で大幅に増加すると予想されています。

クラウドコンピューティングのカーボンフットプリントプロジェクトに関するさらなる調査

業界の専門家であるエイドリアン・コックロフト氏も同様のトピックについて論じています。彼は、アプリケーションとそれが実行されるインフラストラクチャを測定するための便利なツールとして、クラウド コンピューティング カーボン フットプリント プロジェクトについて言及しました。

このプロジェクトにはいくつかの設定が必要であり、統計データを分析し、それらの排出量計算を実行することで、AWS、Google Cloud Platform、Azure でホストされているリソースに関する分析情報を提供します。計算は次のようになります。

• 総炭素排出量 = 運用排出量 + 組み込み排出量
• 運用排出量 = (クラウド コンピューティング サービスの使用量) x (クラウド コンピューティングのエネルギー変換係数、kWh) x (クラウド コンピューティング プロバイダーの電力使用効率 (PUE)) x (グリッド排出係数、トン)
• 組み込み排出量 = データセンターサーバーの製造プロセスの計算に使用される推定CO2排出量

このプロジェクトはオープンソースなので、開発者は他のプロバイダーを追加したり、他の場所からの入力を取り入れたりすることができます。これは主に Thoughtworks によって保守されており、もちろん複雑なアプリケーションであるため、独自のオーバーヘッドと影響があります。しかし、どこかから始めなければなりません。そして、ここは始めるのに良い場所です。

まず、モック データを使用して実行します。これは、最初にリポジトリをクローンし、依存関係をインストールすることで実行できます。

 git clone -- 最新のブランチhttps://github.com/cloud-carbon-footprint/cloud-carbon-footprint.git
 CD クラウド- カーボンフットプリント
糸のインストール
糸の開始- モックデータ付き​

（１）ユーザーインターフェースの概要

ユーザー インターフェイス (UI) は、いくつかの主要な領域で構成されています。

• プロバイダー、アカウント、サービス、日付のフィルター。
• 炭素排出量、電力使用量、およびコストの経時的変化の概要。
• 二酸化炭素排出量を削減するために必要な飛行、電話代、木々と比べて、排出量はどれくらいでしょうか?
• サービス、地域、アカウント別の排出量。
• プロバイダー向けの地域強度マップ。

（２）監視アプリケーション

アプリケーションを測定するように Cloud Footprint を設定するには、api フォルダと cli フォルダ内の .env ファイルを手動で編集するか、yarn guided-install コマンドを実行してウィザードを使用して構成します。ここでは、アプリケーションのテストに Google Cloud Platform が使用されます。

アプリケーションのカーボン フットプリントを評価するには通常より長い時間がかかり、十分な複雑さを備えたアプリケーションの構築にもある程度の時間がかかることから、まずはシンプルなものを構築し、徐々に複雑さを増していき、その後、年間の大半でアプリケーションの同時ユーザー数が約 1,000 人になると想定して作業を進めることにしました。この目的のために、JMeter を使用して短期的なユーザー負荷をシミュレートしました。アプリケーションは主に EU ベースのサーバーを使用して、Google Cloud Platform、Cloud SQL、およびフォーム、アーティファクト レジストリ、課金など、必要なその他のすべての補助サービスを使用します。これは、単純なアプリケーションで他の間接的なサービスを導入できることをすでに示しています。 SQL データベースとテーブルを設定するために必要なすべてのコードが含まれる GitHub リポジトリがあります。

• コンソールに「hello world」を出力する、JavaScript で記述された必須の「hello world」アプリケーションから始めます。
• 次に、特定のエンドポイントにアクセスしたときに「hello world」を出力する Express JS を追加しました。
• 次に、データベース（この場合は Cloud SQL）が追加され、テーブルから 3 行が読み込まれ、エンドポイントが読み込まれたときにそれらの行が出力されました。また、URL パラメータに API キーが正しく設定されているかどうかも確認します。
• 最後に、大きな for ループの形で意図的な処理の複雑さが追加されます。

（３）アプリケーションの影響

下の図は結果を示していますが、これらの値は仮定を掛け合わせる前のものです。

アプリケーションの炭素影響

基本的な Hello World アプリケーションの影響は最小限です。 Expressを追加すると、炭素排出量が急増します。 SQL を追加すると大幅に増加しますが、for ループを大きくしても実際にはほとんど追加されません。これは驚くべきことです。もう 1 つの驚くべき点は、炭素の影響がその後ゼロにならなかったことです。これは、SQL サービスがアイドル状態のときにリソースを使用したためである可能性があります。

Cloud SQL に関しては、これが圧倒的に最大のリソース消費量であり、全体の影響の約 98% を占めています。これは驚くべきことではないはずですが、驚くべきことです。アプリケーションにはキャッシュや SQL 最適化機能はなく、ほとんど何も行いません。

サービス部門の炭素影響

次に測定値を掛け合わせると、アプリケーションがピーク時に実行されているときの影響は次のようになります。

• ロンドンからニューヨークまでの片道1便。
• 配備された携帯電話14万台を充電可能。
• 二酸化炭素排出量を削減するために10年かけて20本の苗木を植えました。

これらの数字は高くないように思えるかもしれませんが、これはシンプルなアプリであることを覚えておくことが重要です。そこに実行されているアプリケーションの数が多いと、それがどれだけ大きなものになるかがわかってきます。

何ができるでしょうか?

非効率的なサービスを簡素化し、徹底的に検討することで支援を提供できます。

人々は、可観測性に興味があり、すでにそれを実践していてその方法を知っているか、またはその方法を学びたいと思っているかもしれません。可観測性エコシステムの多くのツールも、環境への影響を理解するのに役立ちます。非効率的なサービスは、多くの場合、より大きな影響の原因となります。

一部のサービスでは、コードをコンパイルするか、コンパイルされた言語を使用することを検討してください。まだ行っていない場合は、メモリ リークや効率性の向上が含まれる可能性のある依存関係の更新を検討してください。

直接的または間接的に影響を受けるアプリケーション機能を考慮してください。顧客のストレージ メトリックを簡素化する機能により、さまざまなオーバーヘッドが削減され、クラウド コンピューティング サービスへの影響も軽減されます。

最後に、クラウド リソースの定期的な監査を実行し、これを支援する自動化ツールの使用を検討してください。不要な資源はお金の無駄になるだけでなく、環境にも悪影響を及ぼします。

より広い思考

すべてのクラウド コンピューティング プロバイダーが同じというわけではなく、環境に優しいサービスを実行するためのツールやオプションの提供に優れているプロバイダーもあります。同様に、一部のデータセンターは、他のデータセンターよりも環境に優しく、電力使用効率 (PUE) が高い特定の場所に設置されています。選択肢がある場合は、炭素排出量の少ないデータセンターを使用する必要があります。場所が効率に与える影響も重要です。ユーザーに近いデータセンターを使用すると、世界中でデータを送信する際に発生する二酸化炭素排出量が削減されます。同様に、適切に配置された CDN を使用すると、ユーザーのアプリケーション速度が向上するだけでなく、転送時間と長さが短くなるため、影響も軽減されます。

驚くべきことに、3 大クラウド コンピューティング プロバイダーが現在、持続可能性ツールを導入しています。 Google は最近、持続可能なクラウド コンピューティングに関するイベントを開催しました。

フロントエンドを忘れないで

フロントエンドは多くのアプリケーションの重要な部分であり、企業だけでなくユーザーのコストや環境にも影響を与えるため、すでに可観測性スタックの一部になっていると考えられます。エンドユーザーが自分のマシン上でフロントエンド コードを実行すると、前述のすべての効果が定義しにくい量で乗算されます。このパフォーマンスへの影響は、環境にも追加的な影響を及ぼします。

幸いなことに、フロントエンドコミュニティはしばらく前からこの問題について考えてきました。

先を見据えて広く考える

一部の国や地域では、ウェブサイトやサービスの炭素影響の監査を近々義務付ける可能性があります。ソフトウェアの部品表と同様に、監査もより一般的になり始めるかもしれません。多くの規制事例と同様に、規制の要件を遵守することは多くの場合価値があり、規制の形態に影響を与えることさえあります。

企業はサプライヤーに影響レポートを要求し、顧客に提供することができます。これらは、企業が収益以外のことに配慮し、競争上の優位性を獲得できることを示します。

可観測性には、アプリケーションの影響を分析するために必要なツールがすでに用意されています。これで、ダッシュボードやその他の監視機能を構築して監視を開始できます。