Mennyire energiaéhes a számítási felhő?

Felére csökkentheti az infokommunikációs szektor üvegházhatású gázkibocsátását a felhő alapú számítástechnika alkalmazása, amellyel nincs szükség költséges eszközpark-fejlesztésre, és a felhasználók családi fotóikat és zenegyűjteményüket is szerverparkokban tárolják. Ám egy új kutatás szerint, amennyit nyerünk a vámon, annyit vesztünk a réven, ugyanis a megugró adatforgalom energiaigényes.

A felhőmodellben (cloud computing) a szerverszolgáltató ruház be a nagyteljesítményű szerverekbe, továbbá vállalja, hogy a kínált szoftvereket rendszeresen frissíti, a nála - a felhőben, vagyis a szervereken - tárolt adatokról pedig rendszeres mentéseket készít.

Elvileg mindenki jól jár: a szolgáltató állandó bevételhez jut az előfizetésekből, az ügyfél pedig bárhonnan és bármikor hozzáfér a kívánt adatokhoz, csak legyen szélessávú internetkapcsolata. A Google Docs alkalmazásainak felhasználói például teljes irodai szoftvercsomaghoz jutnak ingyen, a szövegszerkesztéstől, a táblázatkezelésen át a prezentációkészítésig mindent a felhőben végeznek; az Apple felhőszolgáltatásával pedig a cég gyártotta számítógépek, okostelefonok és táblagépek között lehet szinkronizálni az e-maileket, fotókat, zeneszámokat stb.

A számítási felhőt használó cég megkímélheti magát a szoftverfejlesztés, - telepítés és -karbantartás terheitől. Csakhogy a költségektől aligha - állítják azok az amerikai és ausztrál kutatók, akik első ízben vizsgálták a felhőmodellt ebből a szempontból: bitre lebontva kalkulálták ki az adattovábbítás energiaigényét. Mert hiába csökkenthető az eszközpark és az azt menedzselő szakemberállomány mérete, ha közben a hálózati adatforgalom megugrik.

Függően attól, hogy a felhőszolgáltatás zárt (cégen belül kialakított rendszer) vagy nyilvános (előfizetés fejében az interneten keresztül bárki számára elérhető), a működésre fordított összes energia 58, illetve 89 százalékát emészti föl az adatforgalom. A szerverek zárt felhő esetén 35, nyílt felhő esetén 10 százalékot használnak az energiából, míg maga az adattárolás alig 7, illetve 1 százalékot igényel.

A nagy felhőszolgáltatók gigászi szerverparkokat üzemeltetnek, és törekszenek azok minél hatékonyabb üzemeltetésére. Izlandon víz- és geotermikus energiával üzemelő központ épül, a Facebook Svédországban, a sarkkör közelében épít szabadlevegős hűtésű parkot (a közösségi hálózati cég hasonló parkot üzemeltet az amerikai Oregonban). A Google szél- és napenergiával igyekszik táplálni a negyven adatközpontjában működő egymillió szervert - pontos számuk egyébként titok, a nagyságrendet energiafogyasztásuk alapján becsülték meg iparági elemzők.

Csökkenti vagy növeli a felhő az üvegházgáz-kibocsátást?

A Pike Research amerikai piackutató intézet szerint a felhőalapú számítástechnika révén 2020-ra 38 százalékkal csökkenthető az üvegházhatású gázok kibocsátása. Egy újabb kutatás azt állítja, a cégek akár felére is csökkenthetik szén-dioxid lábnyomukat ezzel, csak Amerikában annyi fosszilis energia takarítható meg, amivel 5,7 millió gépkocsi egy évig üzemel.

Így néz ki a Microsoft dublini adatközpontja

A Greenpeace környezetvédő szervezet által felkért szakértők ezzel szemben azt állítják, a nagymennyiségű adatforgalom lebonyolítására képes okostelefonok, táblagépek, PDA-k és számítógépek miatt is a felhők energiafogyasztása megháromszorozódik 2020-ig. Továbbá addig a felhő két fő eleme, a telekommunikációs hálózatok és az adatközpontok 1,963 milliárd kilowattórás fogyasztást generálnak (ez az Egyesült Államok jelenlegi fogyasztásának fele annyi, mint Brazília, Franciaország, Németország és Kanada fogyasztása együttvéve).

A Microsoft előrejelzése szerint a szerverparkok piaca a mai 50 milliárd dollárról 2020-ra 78 milliárd dollárra bővül. Ám az energiahatékonyságuk is nő: egy felmérés szerint a szerverparkok wattra vetített teljesítménye két-négyévente megduplázódik. Az adatok továbbításához szükséges optoelektronikai eszközök esetében várhatóan évi 14 százalékkal kevesebb energiára lesz szükség.

Gyors eszközökkel több energia szükséges

Nagy kérdés azonban a routerek fogyasztása. Ezek az eszközök végzik az útválasztást a számítógép-hálózatokban, összekapcsolják az egyes hálókat és irányítják az adatforgalmat. Egy átlagos e-mail mérete 50 kilobájt (kB), és becslések szerint 2011-ben a világ e-mail-forgalma eléri a 3,15 milliárd levelet, amiből 788 millió lesz az üzleti levelezés.

Egy átlagos e-mail útja során tizenkét-tizennégy routeren halad keresztül, és azokban bitenként 7-10 nanojoule az adattovábbítás energiaigénye - számolta ki a tanulmány egyik szerzője, Kerry Hinton, a Melbourne Egyetem villamosmérnök oktatója. Vagyis az idei üzleti e-mail-forgalom nagyjából 9,3 kilowattóra villamosenergiát fogyaszt. Ez igazán nem tűnik soknak, csakhogy a felhőben indított adatlekérési, frissítési vagy számítási műveletek adatmennyisége kisebbek és nagyobbak is lehetnek, mint egy átlagos e-mail, valamint (lényegében) kétszer teszik meg az utat: a felhasználó gépétől a felhőig és vissza.

Jóllehet a technika fejlődésével a routerek energiafogyasztása is csökken 15-20 százalékkal évente, ám ezzel párhuzamosan rohamosan nő a felhőt vezeték nélküli, energiafaló eszközökkel (például okostelefonokkal) elérő ügyfelek száma. Ezt igazolja W. S. Jevons társadalmi-ökológiai paradoxona, amely szerint a hatékonyság fokozása növeli a fogyasztást: ha felújítanak egy utat, több autó fog arra járni - ha gyorsabb, nagyobb teljesítményű eszközökkel elérhető a hálózat, többen is fogják felkeresni, használni.

Hinton szerint tehát a felhő csak annyira "zöld" a technológia, amennyire környezettudatosak a használói. Azok számára ideális, akik másodpercenként 0,1-nél kevesebb képfrissítési rátát (fps) igénylő alkalmazásaikkal, rutinfeladatokat végezve a kelleténél nem többször, és akkor is vezetéken kapcsolódnak a felhőhöz.

Mit kérhetünk a felhőtől?
Gyakorlatilag felhő alapon működnek az internetes postafiókok, amelyek a világ bármely pontjáról ugyanúgy elérhetők. Ez az elv szolgált mintául a távoli hálózatba, azaz felhőbe kiszervezett tárhelyek vagy szoftverek üzemeltetői számára. A szolgáltatásnak három fajtája létezik: a tárolás, az adatfeldolgozás és a szoftver. Mindháromnak más az adatforgalma és az ebből fakadó energiaigénye.

• Ha a szolgáltatás a tárolás, akkor csak adatraktározásra használjuk a felhőt, de a számítási műveleteket saját nagyteljesítményű gépünkön végezzük - ilyenkor ritkábban keressük fel a felhőt.
• Ha a szolgáltatás az adatfeldolgozás, akkor az ügyfélgép csak egyszerűbb műveletekre képes, míg a bonyolultabb számításokat a felhőben működő szerverekkel végeztetjük. Az adattárolás a mi gépünkön történik, a felhővel viszont minden művelet esetén fájlcsere zajlik.
• Ha a szolgáltatás a szoftver, akkor mind a tárolás, mind az adatfeldolgozás a felhőben történik, az ügyfélnek elegendő alacsony teljesítményű PC-t, akár vékonyklienset beszereznie, amivel állandó kapcsolatot tart a felhővel. Értelemszerűen az adatforgalom ebben az esetben a legnagyobb. (A vékonykliens gyakorlatilag csak arra szolgál, hogy megjelenítse a szerver által küldött adatokat.)