Une nouvelle méthodologie permet de concevoir des serveurs cloud à faible émission de carbone
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La réduction des émissions de carbone est essentielle pour limiter les effets du changement climatique, mais les véhicules et les constructeurs de véhicules à essence sont généralement les principaux responsables. Pourtant, les technologies de l’information et de la communication (TIC) sont actuellement responsables de 2 à 4 % de l’empreinte carbone mondiale, soit autant que les émissions de l’aviation.
Les émissions des TIC ne devraient qu'augmenter, conséquence de la façon dont les appareils du quotidien, comme les montres et les voitures, deviennent de plus en plus « intelligents ». Les TIC devraient être responsables de 20 % des émissions mondiales de carbone d'ici 2030.
Le cloud computing est l'un des principaux contributeurs à l'empreinte carbone des TIC, produisant deux types d'émissions : opérationnelles, qui proviennent de la production d'électricité ; et intégrées, qui proviennent des fabrications de semi-conducteurs utilisés pour fabriquer les composants matériels d'un serveur cloud.
De nombreux fournisseurs de cloud, comme Microsoft et Google, ont fixé des délais ambitieux pour réduire considérablement les émissions du cloud. Dans cette optique, une équipe de chercheurs de la CMU (Carnegie Mellon University) a identifié une nouvelle approche de conception pour les unités de gestion des stocks (SKU : Stock Keeping Units) des serveurs informatiques, qui permet à un cloud de réduire considérablement les émissions de carbone tout en respectant ses objectifs de performance.
L'équipe, dirigée par Jaylen Wang, doctorant en génie électrique et informatique, a créé une méthode systématique pour concevoir et déployer des GreenSKU, des conceptions de serveurs à faible empreinte carbone qui minimisent les émissions globales d'un cloud tout en favorisant son efficacité. Leurs conclusions ont été publiées dans le cadre du 51e Symposium international annuel sur l'architecture informatique (ISCA) de l'ACM/IEEE 2024 .
Dans la pratique, le compromis entre émissions et performances est difficile à trouver.
« La quantité de ressources informatiques utilisées par une application est relativement proportionnelle à ses émissions de carbone », a déclaré Jaylen Wang. « Cela signifie que les applications qui nécessitent beaucoup de puissance de calcul, de stockage et de capacités réseau produiront davantage d'émissions de carbone. »
Pour aider les développeurs de cloud à comparer les options de conception de serveurs à faible empreinte carbone, Jaylen Wang et ses collaborateurs de recherche ont lancé une méthodologie systématique appelée GSF, qui est remarquable comme « le premier cadre permettant aux fournisseurs de cloud de prendre systématiquement des décisions éclairées en matière de conception et de déploiement de SKU de serveurs à faible empreinte carbone ».
Le GSF a été appliqué dans le cadre de cette recherche dans le cadre des contraintes de production de Microsoft Azure et a permis de réduire les émissions de carbone de la plateforme d'environ 10 %. De telles réductions significatives des émissions du cloud d'Azure peuvent réduire de 0,1 à 0,2 % les émissions mondiales de carbone d'ici 2030.
Jaylen Wang et le reste de son équipe, qui comprend Akshitha Sriraman, professeur adjoint de génie électrique et informatique et d’informatique, ont des idées sur la manière de faire avancer cette recherche.
Bien que le framework GSF ait d'abord été testé avec Microsoft, il est destiné à servir de tremplin pour permettre et accélérer la conception de serveurs économes en carbone dans les domaines du cloud computing , a déclaré Wang.
« L'essor de l'apprentissage automatique et des grands modèles linguistiques comme ChatGPT rendra nécessaire le déploiement de serveurs avec du matériel spécialisé dans le cloud », précise Jaylen Wang.
Une autre raison pour laquelle il faut concevoir des serveurs de cloud computing avec des composants moins polluants est l’obsolescence programmée des appareils. Par exemple, lorsque les consommateurs mettent à jour leurs smartphones, cela entraîne davantage de gaspillage informatique et la fabrication de nouveaux produits.
« Dans notre travail, nous avons ciblé l'obsolescence programmée en réutilisant des composants hors service dans nos conceptions de serveurs à faible empreinte carbone. Trouver des moyens d'utiliser le matériel plus longtemps, dans tous les domaines informatiques, est quelque chose que ce travail motive », souligne Jaylen Wang.
https://dx.doi.org/10.1109/ISCA59077.2024.00041
https://ieeexplore.ieee.org/document/10609689
https://www.pdl.cmu.edu/PDL-FTP/CloudComputing/Wang_ISCA24.pdf