Energieeffizienz von Software – relevanter denn je bei der Digitalisierung

Ein Rechenzentrum verbraucht – auch wenn es nur wenig genutzt wird – ständig Energie. Mit dem zunehmenden Software-Einsatz steigt auch der Stromverbrauch des Rechenzentrums. Das schließt nicht nur die auf Endgeräten installierte Software mit ein, sondern auch die, die im Rechenzentrum selbst genutzt wird. Die Verbrauchswerte steigen damit in schwindelerregende Höhen.

Energieeffizienz: Maßnahmen bei der Ausstattung von Rechenzentren

In Zahlen ausgedrückt: Das Aufladen eines Smartphones kostet weniger als einen US-Dollar pro Jahr. Während dieser US-Dollar für den einzelnen Verbraucher eine eher vernachlässigbare Summe darstellt, bedeutet das im Umkehrschluss astronomisch hohe Kosten für die Umwelt angesichts der im Durchschnitt 7,7 Milliarden aktiven Telefonleitungen. Der jährliche Energieverbrauch eines einzelnen Rechenzentrums ist in etwa vergleichbar mit dem einer Stadt mit 200.000 Einwohnern. Digitale Technologien sind mit zehn Prozent am weltweiten Energieverbrauchs beteiligt und verursachen fünf Prozent aller Kohlendioxid-Emissionen.

Die Tech-Spezialisten haben bereits Energie-Management-Maßnahmen für die Ausstattung und Infrastruktur von Rechenzentren ergriffen. Bei der Optimierung der Energieeffizienz wird allerdings viel zu oft der Software-Aspekt übersehen. Im Jahr 2016 gab zwar jeder fünfte Entwickler an, dass dieser Aspekt Bestandteil seiner Arbeit wäre, aber nur jeder Zehnte, den Verbrauch seiner Software auch wirklich zu messen und das eher in ad-hoc Manier (Researchgate 2017).

Tools zur Messung des Software-Energieverbrauchs

Das Bewusstsein für dieses Thema ist erst in jüngster Zeit gestiegen und hat erste interessante Lösungsansätze hervorgebracht. Einige beinhalten Tools zur Messung des Software-Energieverbrauchs, die entweder hauptsächlich auf mobile Plattformen ausgerichtet sind, zum Beispielsweise Greenspector, oder auf die Erfassung grundlegender Hardware-Daten, was wiederum für Entwickler problematisch werden könnte, wie Open Hardware Monitor. Prozessoren enthalten außerdem eine Reihe einfacher Instruktionen, die ursprünglich dazu gedacht waren, die vom Prozessor abgegebene Wärme und damit den indirekten Energieverbrauch zu berechnen.

Die Entwickler-Community hat bereits begonnen, allgemein gültige Software-Richtlinien zur Reduzierung des Stromverbrauchs von Anwendungen zu veröffentlichen, wie beispielsweise zur Effizienzsteigerung von Datenbankabfragen und zur Reduzierung von Cloud-Server-Aufrufen.

Energieeffizienz: Mangel an bewährten Messverfahren

Professionelle Entwickler arbeiten jedoch aktuell ohne bewährte Methoden oder Tools, mit denen sie den End-to-End-Energieverbrauch senken können und die gleichzeitig eine zuverlässige Messung auf Geräteebene ermöglichen. Noch dazu fehlt es an speziellen Werkzeugen zur Ermittlung des Energieverbrauchs und an bewährten Verfahren, die für mehrere Disziplinen gleichermaßen gelten. Hierzu zählen Softwareentwicklung und -Architektur, Qualitätssicherung und User Experience.

Demnach ist ein umfassender Ansatz erforderlich, der drei wichtige Faktoren beinhalten sollte:

1. Erhebung der Verbrauchsdaten auf Geräteebene: Diese müssen erhoben werden, ohne dass die Messung selbst den Verbrauch übermäßig beeinflusst.
2. Software-Design-Tools: Diese unterstützen Entwickler dabei, Energiefresser zu ermitteln, damit sie fundierte Entscheidungen für die Software-Architektur treffen können.
3. Entwicklung energiesparender Design-Methoden: Durch die Bereitstellung solcher Methoden werden sichere, leistungsfähige und besser messbare Software zur Norm.

Außerdem sollten Prozessor- und Betriebssystem-Hersteller und Software-Entwickler einen gemeinsamen Rahmen schaffen, um diese Schlüsselelemente anzugehen. Diese sollten nicht nur auf Entwickler-Support-Tools, sondern auch auf User-Applikationen anwendbar sein. Obwohl es sich hierbei um eine langfristige Perspektive handelt, könnte dieser Ansatz gute und nachhaltige Ergebnisse für die Energieeffizienz von Software liefern. (sg)

Über den Autor: Joël Bentolila ist CTO von Talentsoft.

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