Проектирование экологически устойчивой инфраструктуры

Льюис Кертис (Lewis Curtis)

Краткое содержание.

Так как стремление снизить энергопотребление и воздействие на окружающую среду приобретает все большую важность для предприятий, лидеры в области архитектуры ПО наряду с традиционными бизнес-задачами в области ИТ уже заблаговременно принимают во внимание ограничения на ресурсы окружающей среды.
В статье анализируются наиболее важные с точки зрения архитектуры принятия решений в инфраструктуре и обсуждаются общие вопросы экологической устойчивости.
Вместо того чтобы рассматривать экологическую устойчивость центров обработки данных как перечень функциональных возможностей, необходимых для разовой реализации, серьезные архитекторы ИТ при проектировании центра обработки данных применяют более комплексный план, соответствующий экологической устойчивости. В то время когда новые технологии все больше повышают эффективность ИТ‑инфра­структуры, системные экологические показатели качества следует учитывать на каждом этапе разработки ИТ-архитектуры. Наряду с традиционной стратегией закупок этому аспекту следует постоянно уделять внимание на всех уровнях инфраструктуры.

Содержание

С точки зрения архитектора: в чем отличие «экологичности»?

Новые точки принятия архитектурных решений

Приверженность технологической стратегии экологической устойчивости

Особое внимание бизнес-задачам

Аналитика экологической устойчивости: понимание объемов энергопотребления и воздействия на окружающую среду

Применение целостного подхода к проектированию

Единицы учета запасов системы

Взгляд на систему в целом

Передовые практические методы для проектирования экологически устойчивой архитектуры

Ресурсы

С точки зрения архитектора: в чем отличие «экологичности»?

Стратегия экологической устойчивости не может быть разработана для конкрет­ного продукта. Необходима целенаправленная политика в области архитектуры.

Корпоративный архитектор должен понимать, что влияние, оказываемое предприятиями на окружающую среду, является неотъемлемой частью ведения бизнеса:

• Руководители инвестируют в экологические инициативы время, усилия и деньги.
• Власти проводят исследования и вводят нормы, эффективность центров обработки данных и прочих критически важных компонентов ИТ-инфраструктуры регули­руется законодательством.
• Защитники прав потребителей, высокопоставленные политики и лидеры отраслей стимулируют ИТ-организации обращать существенное внимание на то, какое влия­ние на окружающую среду оказывают ПО и оборудование.

Эта тема заметно отличается от других популярных тем, таких как сервис-ориен­тированная архитектура (Service-oriented architecture, SOA), гибкие методологии проектирования, Web 2.0 и предоставление программного обеспечения как услуги (Software as a Service, SaaS). Эти аспекты не подвержены законодательному регулированию и правозащитной деятельности в столь высокой степени. Спустя десять лет эти концепции могут существенно видоизмениться, но корпоративная политика снижения энергопотребления и защиты окружающей среды останется столь же важной.

ИТ-специалисты больше не должны рассматривать экологическую устойчивость центров обработки данных как перечень функциональных возможностей, которые требуется реализовать только один раз. Новые технологии и в будущем будут способствовать повышению эффективности ИТ-инфраструктуры, но они не заменят политику, которую необходимо постоянно проводить на уровне архитектуры и отдельных процессов.

Например, принятие решения об использовании виртуализации или blade-среды в пер­спективе ведет к снижению энергопотребления. Но если одновременно не принимаются решения на уровне архитектуры или процессов, то количество виртуальных серверов возрастет, что в итоге приведет к росту энергопотребления, так как понадобятся дополнительные физические серверы, чтобы соответствовать темпам роста числа виртуальных серверов. Разумеется, повышение плотности мощности в серверных стойках без грамотно спроектированной системы охлаждения приведет к катастрофе в масштабах всего центра обработки данных.

Энергопотребление и влияние на окружающую среду становятся важнейшими системными архитектурными показателями качества.

В прошлом архитекторы ПО уделяли недостаточно внимания безопасности, что в итоге приводило к нежелательным последствиям. Подобно вопросам безопасности, вопросы экологической устойчивости при проектировании архитектуры новых проектов становятся все более значимыми.

Новые точки принятия архитектурных решений

Необходимость снижения энергопотребления очевидна. Время, когда центры обработки данных оценивались исключительно по площади, прошло. Теперь решающим фактором становится энергопотребление. Более эффективные технологии и новые возможности рекламируются как волшебное лекарство. Однако энергосбережение – намного более сложная архитектурная проблема, требующая совокупности скоординированных тактических решений, начиная методами планирования управления энергомощностями и заканчивая оптимизацией проектирования рабочих процессов и оборудования.

Непрерывное снижение воздействия на окружающую среду представляет собой более сложную задачу. Очевидно, что загрязнение предприятиями окружающей среды приводит к серьезным негативным последствиям. По результатам обследований атмосферы, почв и океанов сделан вывод, что правительства, партнеры, клиенты и отраслевые организации хотят, чтобы влияние предприятий на окружающую среду было более позитивным. Наиболее распространенный критерий воздействия на окружающую среду – выбросы углекислого газа в атмосферу. Обычно он измеряется в метрических тоннах CO₂‑эквивалента. Этот показатель рассчитывается на основе источника энергии и объемов энергопотребления предприятия, влияния производства и логистики (часто именуется «овеществленные затраты»), а также воздействия по окончании срока эксплуатации продукта (электронные отходы, внешние экологические последствия экономической деятельности и пр.).

Приверженность технологической стратегии экологической устойчивости

Новые отраслевые технологии помогают повышать эффективность ИТ-инфраструктуры, но необходима технологическая стратегия экологической устойчивости, которой следует постоянно придерживаться на уровне архитектуры и отдельных процессов. Экологические системные показатели качества нужно встроить в каждый этап процесса разработки архитектуры.

При разработке архитектуры ИТ в рамках экологического проектирования центров обработки данных также сохраняются и традиционные цели:

• Поощрение повторного использования ИТ.
• Снижение сложности ИТ.
• Согласование интересов всех заинтересованных лиц.
• Функциональная и нефункциональная оптимизация
  (достижение общего качества системы).
• Разумное расходование средств компании.

Для разработки успешных ИТ-решений, способствующих снижению энергопотребления и воздействия на окружающую среду, архитекторы ПО также должны учитывать экологическое воздействие в рамках других системных архитектурных показателей качества. Сюда относятся (но перечень не ограничивается исключительно этими элементами) системы идентификации имен, резервного копирования и восстановления, управляющие системы и инфраструктура сети.

Особое внимание бизнес-задачам

Исследования различных аспектов экологической устойчивости, выполненные собственными силами предприятий, клиентами и отраслевыми экспертами, показывают, что лидеры в области архитектуры следуют трем различным принципам, характерным для успешных экологически устойчивых проектов:

• Точное определение, на кого и на что следует (равно как и не следует) воздействовать:
• • Регулирующие органы.
  • Бизнес-единицы и бизнес-деятельность.
  • Конкретные демографические группы.
• Точное определение, каким показателям следует уделять внимание, а какие – игнорировать:
• • Клиент-ориентированные показатели.
  • Показатели, ориентированные на операционную деятельность.
  • Показатели, демонстрирующие общественное мнение в целом
    (не со стороны клиентов).
• Использование комплексного плана действий по разработке экологически устойчивого решения, которое эффективно использует:
• • Технологии.
  • Процессы.
  • Стратегии.

Существуют подходы к проектированию на уровне архитектуры инфраструктуры, в рамках которых выполняется анализ целей с точки зрения экологической устойчивости.

Аналитика экологической устойчивости: понимание объемов энергопотребления и воздействия на окружающую среду

Как отраслевой сегмент, центры обработки данных являются одними из наиболее быстро растущих потребителей электроэнергии. Почему это происходит?

• ИТ-системы требуют постоянно растущих объемов электроэнергии для работы все более крупных решений. Архитекторы проектируют системы для обработки данных, в которых сложность элементов и взаимосвязей неуклонно возрастает.
• За последние пять лет энергопотребление физических серверов существенно возросло.
• Новые ИТ-решения внедряются на предприятиях намного быстрее, чем выводятся из эксплуатации существующие решения.

Энергопотребление

Руководство предприятий осознает, что источники и объемы энергопотребления существенно влияют на выброс парниковых газов. В ответ на это компании в настоящий момент используют следующее уравнение:

Сокращение энергопотребления
   = сокращение выбросов парниковых газов
      = снижение операционных издержек центров обработки данных и предприятия

Для разработчиков моделей архитектуры это означает, что необходимо использовать энергосберегающие системы и снижать их количество при одновременном рефакторинге среды прикладных программ для оптимального использования физических ресурсов (то есть выполнять больше задач при меньшем объеме кода и меньшем числе систем), а также выбирать более эффективных поставщиков с точки зрения энергоэффективности и объемов выбросов парниковых газов.

Типичный центр обработки данных потребляет энергию в четырех основных областях:

• Критически важные вычислительные системы (серверы, сети, хранилища данных).
• Системы охлаждения.
• Преобразование энергии, например, распределительные щиты питания.
• Обеспечение сотрудников рабочими местами по гостиничной системе
  (освещение и т. д.).

Контроль за состоянием окружающей среды

Лидеры не могут управлять тем, что нельзя измерить. Следовательно, необходимы качественные решения для экологических измерений. Они нужны, чтобы применять экологический мониторинг для измерения объемов энергопотребления и выбросов и чтобы разработать действенные показатели и инструменты прогнозирования.

Для измерения энергопотребления и теплоотдачи элементов центров обработки данных существует следующая технология:

• измерительные приборы уровня цепи
  (для зоны центров обработки данных или группы серверных стоек);
• измерительные приборы уровня разветвителя
  (для группы систем или серверных стоек);
• измерительные приборы уровня розетки
  (одна физическая система);
• базовое измерение энергопотребления на щите управления
  (одна физическая система);
• снятие показателей с внешних тепловых датчиков
  (этаж или группа серверных стоек);
• снятие показателей с внутренних серверных тепловых датчиков
  (одна физическая система).

Расширяемая архитектура

Архитектура, в которой учитывается воздействие на окружающую среду, должна быть расширяемой. Из-за закрытости большинства интерфейсов для измерения экологических показателей от различных производителей архитекторам следует агрегировать эти коммуникационные модели в расширяемую коммуникационную архитектуру. По мере развития новых интерфейсов и технологий измерения решение может быть расширено, а также нормализовано с целью снижения сложности системы.

Для проектирования эффективной среды измерения экологических показателей важно создать функционально декомпозированную среду, использующую существующие службы.

Закрытые энергетические службы API.Большинство производителей имеют собствен­ную закрытую модель API для взаимодействия с измерительными устройствами. Поскольку архитектура систем измерения электроэнергии в различных центрах обработки данных отличается, на крупных предприятиях может насчитываться несколько закрытых интерфейсных окружений. Важно установить надежный стандарт проектирования, охватывающий центры обработки данных и технологии.

Шина для обмена экологическими показателями.Из-за разнообразия закрытых систем интерфейса для измерения экологических показателей (а также ввиду изменений при смене версии) предприятиям следует организовать общую коммуникационную шину, чтобы включить решение для контроля за состоянием окружающей среды в общую модель интерфейса для разнообразных измерительных систем и систем отчетности.

Зона агрегирования данных о воздействии на окружающую среду.Это общий репозито­рий для сбора данных, разработанный с учетом поддержки частых обновлений. Эта зона является точкой сбора экологических показателей нескольких центров обработки данных.

Средаконфигурационнойбазыданных(Configuration management database environment, CMDB). Как следует из названия, в среде конфигурационной базы данных хранится по большей части статическая (или редко обновляемая) информация о конфигурации системы. Важно иметь возможность сопоставления этой информации с измерительными системами, чтобы видеть влияние изменений в конфигурации на экологические показатели.

Стандарты измерений экологических показателей в отношении парниковых газов.Большинство организаций уже разработали или разрабатывают процессы, определяющие алгоритмы измерения выбросов парниковых газов. Вышеприведенное уравнение обычно зависит от источника и объемов используемой электроэнергии. Однако модели экологической оценки жизненного цикла могут расширяться по мере развития программ ограничения и торговли квотами на выбросы.

Часто эти данные зависят от экологической оценки жизненного цикла компании, проводимой с целью ограничить область воздействия на измеряемые параметры. Однако важно сохранять тесную связь вышеприведенных уравнений с существующей средой измерения экологических показателей. Это позволит предприятию адаптироваться к изме­нениям стандартов измерения.

Пользовательские источники данных о центрах обработки данных. При проектировании общей среды измерения экологических показателей часто большую важность для про­граммного решения имеют нестандартные источники данных. Сюда относятся источники и стоимость электроэнергии для конкретного центра обработки данных, данные операционной логистики и общие данные о производительности центра обработки данных. Как правило, наилучший вариант – разделять подобные системы и формировать общие стандарты интерфейса, а не группировать их.

Модель представления воздействия на окружающую среду.Это точка агрегирования представлений разных пользователей (рисунок 1). Так как архитектурные принципы одинаковы, архитектор может использовать множество разных вариантов проектирования для выполнения задачи.

Рисунок 1. Проектирование общей среды измерения экологических показателей (щелкните рисунок, чтобы увеличить изображение)

Применение целостного подхода к проектированию

Проще принимать решения относительно воздействия на окружающую среду при деталь­ном проектировании и разработке конкретных участков архитектуры. Однако в этом случае сложнее понять, как эти решения взаимодействуют и влияют на ИТ и экосистему бизнеса.

Целостный подход к проектированию означает, что архитектор видит картину влияния в целом, а также то, как ее части сочетать между собой оптимальным образом. На рисунке 2 приведен пример того, как архитектура решения для электронной коммерции оказывает экологическое воздействие на вспомогательные службы центра обработки данных.

Рисунок 2. Решения, оказывающие экологическое воздействие на службы центров обработки данных

Кроме этого, иногда при проектировании отдельные области будут конфликтовать между собой. Приведем пример. Показатели эффективности энергопотребления будут стимули­ровать эффективное проектирование центров обработки данных, так как при их расчете общее энергопотребление сравнивается с энергопотреблением критически важных систем (серверов, хранилищ данных, системы связи и пр.).

В настоящее время этот показатель широко используется и генерирует ценные данные для служб ИТ.

Однако использование этого показателя стимулирует выделять критически важным системам центров обработки данных больше энергии, а не меньше. Вследствие этого замена систем более эффективными серверами может негативно отразиться на показате­лях эффективности энергопотребления.

Показатель эффективности энергопотребления может быть полезен для оценки общей деятельности центра обработки данных, но не очень подходит для оценки моделей эффективности работы серверов. Важно использовать показатель, который стимулирует выполнение нужных действий в нужных областях.

Крайне важно, чтобы лидеры в области инфраструктуры применяли этот целостный подход при обеспечении экологической устойчивости.

Единицы учета запасов системы

Формирование специального набора единиц учета запасов системы на каждом слое и уровне поможет вашей компании ввести стандарты энергоэффективности и энерго­потребления, а также стандарты воздействия на окружающую среду.

Например, при покупке оборудования стоит учесть, что системы стандарта ACPI 3.0 могут использовать расширенные возможности Windows Vista и Windows Server 2008 по управ­лению электропитанием, что поспособствует снижению энергопотребления. Рассмотрите варианты снижения или устранения излишних источников электропитания серверов и приобретите наиболее эффективные источники электропитания из возможных.

Оптимизация инфраструктурной платформы

Традиционное моделирование способствует применению между уровнями диаграмм компонентов и физических устройств. Однако архитекторам необходима дополнительная информация для принятия более обоснованных решений относительно оптимизации воздействия на окружающую среду.

Рисунок 3. Системные показатели качества,
отражающие влияние на окружающую среду

Часто архитекторы делают выбор в пользу избыточности в целях улучшения произ­водительности, доступности и масштабируемости. Подобный подход может улучшить отдельные показатели качества системы, но в целом может вызвать проблемы. Одна из них – сложность. Незначительный рост сложности архитектуры может привести к непреднамеренному росту энергопотребления в крупномасштабных решениях. Это одна из причин, по которой во многих крупномасштабных средах используется существенно упрощенное проектирование (как правило, оно также снижает операционную уязвимость). Ограничения на энергопотребление и необходимость учета воздействия на окружающую среду также стимулируют архитекторов снижать сложность системы.

Декомпозиция инфраструктурной среды

Чтобы снизить влияние ключевых систем в архитектуре, необходима декомпозиция инфраструктуры на более мелкие составляющие для выявления экологического воздей­ствия (рисунок 4).

Рисунок 4. Декомпозиция n-уровневой архитектуры по уровням и группам системных служб для оптимизации экологического воздействия

При рассмотрении каждого уровня (клиент, представление, бизнес и ресурс) можно проанализировать важные с позиции архитектуры точки принятия решения, чтобы определить передовые практические методы для достижения экологической устойчивости на данном предприятии. Чтобы определить оптимизацию воздействия на окружающую среду для всей платформы в целом, важно проанализировать каждый уровень:

• Среда решения.
• Среда операционных систем.
• Среда физических систем.

На каждом архитектурном уровне можно выделить пять системных служб:

• Физические службы.
• Службы выполнения.
• Операционные службы.
• Службы приложений.
• Службы решений.

Оптимизация на клиентском уровне

Существует много способов оптимизации клиентской среды для экономии энергии и сни­жения воздействия на окружающую среду (рисунок 5).

Рисунок 5. Подходы к энергопотреблению на клиентском уровне

Клиентская среда физического выполнения.Использование системы стандарта Energy Star 4.0, способной работать с возможностями управления электропитанием ACPI 3.0 в Windows Vista, позволяет операционной системе управлять энерго­потреблением процессоров (в том числе многоядерных), подключенных устройств и использовать усовершенствованные возможности гибернации и сна. Кроме того, администраторы могут использовать групповые политики для снижения максимальной нагрузки на ЦП для снижения энергопотребления при необходимости.

Среда операционного выполнения. Для использования преимуществ энергоэффективного оборудования операционная среда должна обеспечивать возможность применения функциональности ACPI 3.0, а также должна предоставлять пользователям и адми­нистраторам расширенные возможности по управлению производительностью и электропитанием. Среда операционного выполнения подразумевает конфигурирование и стандартизацию операционных систем и вспомогательных средств. Крайне важно использовать наиболее действенные возможности по экономии электроэнергии при выполнении вычислений для компании. При настройке стандартизированной конфигурации сократите число работающих системных служб до минимума, чтобы снизить энергопотребление.

Примечание. Поставщики ПО разработали различные решения, которые могут выборочно включать и отключать клиентские системы с целью снижения энерго­потребления.

Среда служб приложений. Чтобы снизить объем ресурсов, которые должен использовать клиент для работы с полностью установленным приложением, команды архитекторов могут применять решения для виртуализации клиентских приложений, например, Microsoft Application Virtualization для клиентских систем и решения для удаленной работы с клиентами, которые предоставлены в новых службах терминалов Windows Server 2008. Однако это требует тщательного планирования и работает на конкретном наборе сценариев. При внедрении важно тщательно оценивать компромиссные решения относительно энергопотребления и выброса парниковых газов.

Программная среда.Приложения WPF с поддержкой управления питанием могут использовать менее энергозатратный уровень представления в зависимости от настроек электропитания клиента. Помимо этого, объединение некоторых передовых методов разработки также способствует снижению потребления энергоресурсов в клиентской среде.

От балансирования нагрузки к ее оптимизации и агрегированию

Типовая n-уровневая архитектура часто зависит от ограничений бюджета. Такое проек­тирование ведет к ненужному дублированию и излишнему энергопотреблению.

На большинстве предприятий, которые используют n-уровневую архитектуру, много серверов загружены не полностью. При таком подходе энергопотребление и выбросы углекислого газа в атмосферу возрастают.

Агрегирование уровней снижает капитальные и текущие затраты, энергопотребление и воздействие на окружающую среду. Управление системой также упрощается, поскольку используются согласованные версии приложений в рамках всего предприятия.

При консолидации отдельных n-уровневых решений в некоторых областях часто необходимо применять индивидуальный подход. В следующих разделах мы рассмотрим общепринятые подходы, применяемые на каждом уровне.

Оптимизация на уровне представления

На уровне представлений находятся службы центра обработки данных, обеспечивающие консолидированное серверное взаимодействие с пользователем и управление (рисунок 6). Классический пример подобной службы – веб-сервер. Среди других примеров можно упомянуть общие порталы для беспроводного доступа к шлюзам по протоколу WAP (Wireless Access Protocol). Именно на этом уровне может произойти резкий рост числа серверов, поскольку это диктуется требованиями масштабируемости. Сегодня многие архитекторы работают со средой, поддерживающей несколько веб-узлов, где каждый сервер управляет средами нескольких веб-сайтов одновременно. Это не только снижает энергопотребление за счет консолидации, но также способствует энергетически эффективной стандартизации настроек на всех серверах (например, все веб-серверы используют только один источник питания).

Рисунок 6. Пример уровня представления

Оптимизация на уровне бизнеса

Этот уровень бизнес-инфраструктуры именуется по-разному: уровень бизнеса, уровень приложений, уровень транзакций. Именно на этом уровне работают бизнес-правила, правила бизнес-процессов, осуществляется управление транзакциями и координирование интеграции для критически важных приложений. Консолидация нескольких приложений на этом уровне представляет собой более сложную задачу. Часто для разделения ответственности систем на уровне бизнеса требуется виртуализация (то есть снижается влияние взаимопересечения приложений, см. рисунок 7). На архитектурном уровне бизнеса и ресурсов предприятия часто совершают следующую ошибку: при конфигу­рировании сервера они используют больше физических компонентов, чем требуется, больше электроэнергии, чем необходимо, при этом не получая реальных преимуществ. Например, многие отделы предприятия закупают для серверов значительное количество процессоров, памяти и дисков, в то время как в действительности требуется лишь малая часть этих ресурсов. Это часто делается по причинам, связанным со срочным капитало­вложением, а не с реальными потребностями в масштабируемости. Помимо излишних трат на электроэнергию, подразделения несут дополнительные расходы на дополни­тельные комплектующие. Если не спешить с этими обновлениями, это приведет к снижению долговременных затрат (таким образом, объемы капиталовложений, равно как и энергопотребление, уменьшатся). Однако модели бюджетирования на предприятиях часто препятствуют подобному поведению на корпоративном рынке.

Рисунок 7. Пример виртуализации, уровень бизнеса

Оптимизация на уровне информационных ресурсов

На уровне информационных ресурсов представлены важные системы управления данными в инфраструктуре. Среди примеров отметим базы данных, директории, файло­вые системы и файлы FAT. Пример базы данных приведен на рисунке 8.

Рисунок 8. Пример базы данных

Среды уровня информационных ресурсов, как правило, интенсивно используют память и операции ввода-вывода. В Windows Server 2008 Active Directory, файл-серверах и SQL Server 2008 предусмотрена возможность объединения баз данных и директорий в единой физической среде.

Перенос энергозатрат и воздействия на окружающую среду

При таком подходе для оптимизации ресурсов решения используются приложения и службы, расположенные в облаке.

Становится возможным перенести на другую организацию собственные энергозатраты, обработку данных и воздействие на окружающую среду. В перспективе этот подход поможет снизить затраты, сложность и воздействие на окружающую среду (если показатели воздействия на окружающую среду у поставщика служб лучше, чем у нашего предприятия). В наше время в инфраструктурных архитектурных решениях могут использоваться преимущества стратегий переноса с участием поставщиков служб на каж­дом уровне.

Специалисты по проблемам окружающей среды все в большей степени стимулируют измерения овеществленных затрат на энергию, а также текущих затрат решения с точки зрения воздействия на окружающую среду. Овеществленные затраты с точки зрения воздействия на окружающую среду – это затраты, понесенные при производстве конкретной услуги или товара. Их расчет станет более точным и широко рас­пространенным по мере того, как развиваются оценки жизненного цикла в отрасли.

Взгляд на систему в целом

Несомненно, очень важно тщательно рассматривать каждый слой каждого уровня, но также крайне необходимо оценивать модель архитектуры как единое целое, чтобы понять, как ваша деятельность влияет на конкретные показатели воздействия на окру­жающую среду (рисунок 9).

Рисунок 9. Общий вид системы (щелкните рисунок, чтобы увеличить изображение)

При взгляде на систему следует задать следующие вопросы, чтобы определить, соответ­ствует ли спроектированная архитектура целям обеспечения экологической устойчивости:

• Каково энергопотребление каждого узла и уровня при предсказанной нагрузке?
• Можно ли описать архитектуру посредством конкретных экологических показателей с помощью политики компании относительно
  экологической оценки жизненного цикла?
• Как эта архитектура влияет на энергопотребление и воздействие на окружающую среду как со стороны вспомогательных систем центров обработки данных,
  так и текущей деятельности бизнеса?

Архитекторы часто уделяют слишком много внимания шаблонам, основанным на ответах. Основная формула: в заданных условиях необходимо выполнить некоторое действие. Каждый ответ сам по себе может быть эффективным, но в совокупности следование шаблонам ответов по архитектуре может привести к созданию неэффективного или неста­бильного решения.

По этой причине архитекторы все чаще используют шаблоны, основанные на вопросах, для изучения комплексного влияния архитектурных решений. Каковы правильные вопросы относительно воздействия на окружающую среду, на которые стоит обратить внимание? Поскольку экологический анализ приобретает все большее значение, в будущем будет крайне важно использовать преимущества метода анализа, основанного на вопросах. (Более подробная информация относительно платформ для анализа влияния архитектуры, основанного на вопросах, приведена в данных об архитектуре, ориен­тированной на перспективу, в разделе ресурсов.)

Передовые практические методы для проектирования экологически устойчивой архитектуры

Когда речь заходит о проектировании экологически устойчивой архитектуры, справиться со сложностью системы удается не всегда. Однако мы сформировали набор рекомен­даций, который можно будет использовать при изучении проектирования архитектуры (вне зависимости от ее сложности или масштаба).

В нижеперечисленных передовых практических методах собраны основные моменты, рассмотренные в статье.

• Определите экологические бизнес-цели. Определите, на кого и на что следует (равно как и не следует) воздействовать, учитывая требования регулирующих органов, других предприятий, общества и окружающей среды.
• Необходима осведомленность об уровне энергопотребления и воздействия на окружающую среду. Следует понимать, на каких участках центра обработки данных происходит потребление энергии, и как центр обработки данных влияет на окружающую среду.
• Разработайте стратегию мониторинга окружающей среды.Используйте мони­торинг окружающей среды для измерения энергопотребления и воздействия на окружающую среду, а также для разработки показателей. Определите, какие показатели будут целевыми, а какие не будут приниматься во внимание.
• Сформируйте специализированный набор единиц учета запасов системы.Формирование специального набора единиц учета запасов системы для каждого слоя поможет ввести стандарты энергоэффективности и стандарты воздействия на окружающую среду.
• Встройте показатели экологической устойчивости в процесс управления изме­нениями и конфигурациями. Встройте показатели экологической устойчивости в процесс управления изменениями и конфигурациями центра обработки данных. Многие ИТ-компании используют рабочую модель процессов, инкапсулирующую управление изменениями и конфигурациями. Этим обеспечивается адекватный процесс оценки при внедрении новой технологии (управление изменениями), а также стимулируется стандартизация, снижающая общую сложность (управление конфигурациями). Надежные операционные модели процессов необходимы, чтобы снизить число уязвимостей с точки зрения безопасности и чтобы понимать последствия принятия решений об использовании новой технологии. В настоящее время учет энергопотребления и воздействия на окружающую среду необходимо включать в эти рабочие процессы с целью развития ИТ-подразделений.
• Включите стандарты воздействия на окружающую среду в модели плани­рования архитектурных мощностей. Достичь быстрой выгоды относительно просто. Придерживаться долгосрочной стратегии снижения энергопотребления и выбросов парниковых газов достаточно сложно. Начните с самой сути проблемы: сокращение числа излишних компонентов при планировании мощностей сущест­венно поможет предотвратить бесконтрольный рост, в итоге ведущий к излишним объемам энергопотребления и выбросам парниковых газов.
• Оптимизируйте детали на каждом уровне инфраструктуры.Сконцентрируй­тесь на деталях на каждом уровне инфраструктуры, чтобы снизить энерго­потребление и воздействие на окружающую среду со стороны ключевых систем.
• Сделайте архитектуру проще. Уменьшите число уровней и зависимостей между компонентами, чтобы сократить излишнее использование системы. Агрегируйте системы уровней с использованием приемов консолидации.
• Используйте преимущества переноса экологического воздействия, когда это возможно и приемлемо. Применяйте эту методологию, чтобы воспользоваться преимуществами архитектуры «Software + services» в облаке, предоставляемой сторонними поставщиками, чтобы существенно снизить объем выбросов парни­ковых газов и энергопотребление в масштабах предприятия. Обеспечьте наличие на предприятии необходимых соглашений об уровне обслуживания (service level agreements, SLA), относящихся к экологии.
• Используйте целостный подход к проектированию. Применяйте целостный подход к архитектуре: тщательно изучайте влияние на экологию компонентов каждого уровня, а также воздействие на окружающую среду со стороны внешних систем, поддерживающих решение в целом. Используйте план действий, при кото­ром эффективно применяются технологии, процессы и стратегии.

Показатели энергопотребления и влияния на окружающую среду быстро становятся важнейшими системными показателями качества при принятии решений относительно проектирования архитектуры. По мере того как это происходит, архитекторы должны будут все лучше понимать эти новые показатели качества системы и документировать удачные шаблоны, чтобы в будущем анализировать и проектировать экологически сбалансированные решения.

Уделяя экологическим целям и системному анализу инфраструктуры достаточно внимания, архитекторы смогут эффективно руководить экологически устойчивыми ИТ‑проектами и с большой вероятностью добиваться успеха.

Ресурсы

Данные об архитектуре, ориентированной на перспективу
(Perspective Based Architecture References)
https://msdn2.microsoft.com/en-us/library/bb245776.aspx

http://www.perspectivebasedarchitecture.com

Об авторе

Льюис Кертис – ведущий архитектор команды архитекторов DPE Platform корпорации Microsoft. Основное внимание он уделяет архитектуре корпоративной инфраструктуры нового поколения и вопросам архитектуры, связанным с экологической устойчивостью. Его статьи о проблемах и передовых практических методах для архитекторов ПО публиковались в нескольких журналах (включая The Architecture Journal, IEEE ITPro), он также часто выступает с докладами. Будучи одним из первых сертифицированных архитекторов Microsoft (Microsoft Certified Architects, MCA), Льюис Кертис работает в консультативном совете с момента его образования, уделяя внимание обучению и повышению квалификации лидеров в области архитектуры ПО. Он также способствовал продвижению шаблонов, основанных на вопросах, как основатель архитектуры, ориентированной на перспективу (Perspective Based Architecture) и анализ воздействия системных качеств (Systemic Quality Impact Analysis). Свободное время Льюис проводит со своей женой и двумя сенбернарами. Мало кто знает, что до начала работы в сфере ИТ он профессионально играл на саксофоне и был руководителем музыкальных групп, игравших джаз и рок-н-ролл. Его блог находится по адресу https://blogs.technet.com/lcurtis.