Azure で持続可能なワークロードを実現する設計手法
あらゆるクラウド プラットフォーム上で持続可能なアプリケーションを構築するには、技術的な専門知識と、汎用的な持続可能性ガイドライン、特定のクラウド プラットフォームに関する理解などが必要です。
この設計手法は、より炭素効率の高いソリューションの生成、炭素の影響の測定、最終的には不必要なエネルギー使用と排出量の削減に関する理解を深めることを目的としています。
1—ビジネス要件の設計
グローバルなビジネス要件は異なる場合があります。 この設計手法で提供される検討事項や設計上の推奨事項は、シナリオや組織によって異なる設計上の意思決定やトレードオフをもたらすことが期待されています。
ビジネス要件と優先順位を確立し、その要件に沿って設計手法を確認します。
2—設計原則を用いた設計領域の評価
持続可能性ワークロードを実現するために、持続可能性の設計原則と以下の設計領域を参照してください。
各設計領域で決定された内容は、他の設計領域にも反映されます。 結果や影響、既知のトレードオフを理解するために、各設計領域の考慮事項と推奨事項を確認します。
設計領域:
3—排出量の把握
排出量を削減するには、持続可能性への取り組みを測定する方法を把握する必要があります。
排出量スコープの概要
Microsoft では、温室効果ガス (GHG) 排出量を温室効果ガス プロトコルと一貫性のある 3 つのカテゴリーに分類しています。
- スコープ 1 排出量: アクティビティで生じる直接的な排出量。
- スコープ 2 排出量: 使用する電気や熱の生成に起因する間接的な排出量。
- スコープ 3 排出量: 他のすべてのアクティビティによる間接的な排出量。 企業にとって、スコープ 3 排出量は膨大なものである可能性があります。 サプライ チェーン、建物内の材料、従業員の出張、製品のライフサイクル (顧客が製品を使用する場合に消費する電力など) などを考慮する必要があります。 企業のスコープ 3 排出量は、スコープ 1 および 2 排出量の合計よりもはるかに大きい場合がよくあります。
顧客として、スコープ 3 排出量のコンテキストは、ネットワーク構成と配信、電力消費量、データ センター外のデバイスである可能性があります。 アプリケーションで過剰な帯域幅やパケット サイズが使用されると、トラフィックがデータ センターからインターネット上のさまざまなホップを通じて、エンドユーザー デバイスに至るまで影響を及ぼします。 そのため、ネットワーク帯域幅の削減は、配信チェーン全体に大きな影響を及ぼします。 コンピューティング リソース、データ ストレージ、アプリケーション プラットフォームの意思決定、アプリケーション設計などにも同じ考慮事項が当てはまります。
詳細と定義については、2021 年に発行された「Azure のスコープ 3 手法に関するホワイト ペーパー」を参照してください。
カーボン インパクトの測定と追跡
Microsoft は Green Software Foundation と連携し、ソフトウェア炭素強度 (SCI) 仕様の策定を担当しています。
アプリケーションのカーボン インパクトを測定するために、GSF は SCI と呼ばれる採点方法を提供しています。
SCI = ((E*I)+M) per R
ここで:
E= ソフトウェア システムで消費されるエネルギー。 kWh 単位で測定されます。I= 場所ベースの限界炭素排出量。 エネルギー 1kWh 当たりの炭素排出量 (gCO2/kWh)。M= ソフトウェア システムの内包排出量。 ソフトウェアを実行しているハードウェアを通じて排出される炭素。R= アプリケーションでスケールする方法の機能の単位 (追加ユーザー単位、API 呼び出し単位、サービス単位など)。
この知識を用いて、アプリケーション インフラストラクチャやハードウェアだけでなく、ユーザー デバイスやアプリケーションのスケーラビリティも考慮することが不可欠です。これにより、環境フットプリントを大幅に変えることも可能です。
「GitHub の SCI 仕様」の全文をご覧ください。
Azure CO2 最適化
Azure CO2 最適化は、クラウド ワークロードの炭素排出量を把握するのに役立つ Azure サービスです。 CO2 最適化では、Azure リソースの炭素排出量に関する分析情報が提供され、持続可能性実現のためにクラウド ワークロードを最適化するのに役立ちます。
Azure portal では、すべての Azure 製品とサービスの過去 12 か月間の使用量に関する詳細な排出量データを取得できます。 また、リージョン、サブスクリプション、リソース グループごとにリソースの炭素排出量を表示することもできます。
排出影響ダッシュボードを使用した炭素の追跡とレポート
Microsoft は、クラウドベースの排出量と炭素削減可能量を測定するのに役立つ、 Azure と Microsoft 365 向けの排出量影響ダッシュボードを提供しています。
カーボン フットプリントを理解し、長期的な排出量を測定し追跡するために必要な分析情報と透明性を得るために、このツールを使用することをお勧めします。
Azure の排出影響ダッシュボード Power BI アプリをダウンロードして開始します。
Microsoft Sustainability Manager を活用する
Microsoft Cloud for Sustainability を利用中のお客様は、Microsoft Sustainability Manager を活用できます。 拡張性の高いソリューションは、データ インテリジェンスを統合し、持続可能性に向けた取り組みのあらゆる段階にある組織に、包括的、統合的、かつ自動的な持続可能性管理を提供します。 これにより、手動プロセスが自動化され、組織は排出量をより効率的に記録、報告、削減することができます。
排出量の測定にプロキシ ソリューションを使用する
ワークロードからの炭素排出量を推定する 1 つの方法は、前述の SCI モデルに基づいてプロキシ ソリューション アーキテクチャを設計することです。
アプリケーションのプロキシの定義には、さまざまな方法があります。 たとえば、次のような変数を使用します。
- インフラストラクチャの既知の炭素排出
- インフラストラクチャのコスト
- エッジ サービスとインフラストラクチャの炭素排出量
- アプリケーションを同時に使用しているユーザー数
- 経時的なパフォーマンスに関するアプリケーションのメトリック
上記の変数を使用して式を設計することにより、カーボン スコア (近似値) を推定でき、持続可能なソリューションを構築しているかどうかを把握するのに役立ちます。
アプリケーションのパフォーマンスという側面もあります。 パフォーマンスとコストや炭素を結びつけることで、この関係が価値を生むと仮定できます。 この関係を用いて、次のように表示を簡略化できます。
| アプリケーションのパフォーマンス | アプリケーションのコスト | 予想される結果 |
|---|---|---|
| 高 | Unchanged | 最適化されたアプリ |
| 高 | 低 | 最適化されたアプリ |
| 変更なし/削減 | 高 | グリーン原則によれば、エネルギー コストが高ければ高いほど、炭素排出量が増加します。 そのため、アプリで不必要な炭素が排出されると仮定できます。 |
| 高 | 高 | アプリが不要な炭素を排出している可能性 |
そのため、カーボン スコア ダッシュボードの構築には次のようなプロキシを利用できます。
- コスト
- パフォーマンス
- インフラストラクチャの炭素排出量 (既知の場合/使用可能な場合)
- 経時的な使用状況 (要求、ユーザー、API 呼び出しなど）
- アプリケーションに関連するその他の測定
4—持続可能性のための共同責任モデル
排出量の削減は、クラウド プロバイダーと、プラットフォーム上でアプリケーションを設計およびデプロイするお客様との間の共同責任です。
排出量を削減する方法
炭素排出量の削減には、次の 3 つのソリューションが考えられます。
- 炭素排出量を補償するカーボン ニュートラル
- そもそも炭素を排出しない炭素回避
- 大気から炭素を除去する脱炭素
グリーン ソフトウェアの目標は、そもそも不必要な排出を避け、より持続可能な未来に向けて積極的に取り組むことです。 さらに、脱炭素は、大気から排出物を除去するための望ましい目標です。
Microsoft は、1975 年の創業以降排出してきた炭素について、2030 年までのカーボン ネガティブ、2050 年までのすべての脱炭素を約束します。
共同責任
クラウド プロバイダーとして、Microsoft はお客様のアプリケーションをホストするデータ センターに責任を負います。
しかし、データ センターが持続可能性のために最適化されているとしても、アプリケーションを Microsoft クラウドにデプロイするだけで自動的に持続可能になるわけではありません。 最適化されていないアプリケーションの場合、必要以上に炭素を排出する可能性もあります。
例を見てみましょう。
Azure サービスにアプリをデプロイしましたが、割り当てられたリソースの 10% しか利用していません。 供給されたリソースは十分に活用されず、最終的に不要な炭素排出量につながります。
リソースの適切な階層へのスケーリング (適切なサイジング)、または同じプロビジョニング リソースへのより多くのアプリのデプロイを検討することでサポートできます。
データセンター容量を可能な限り最大限活用するために、アプリケーションを効率化することをお勧めします。 持続可能性は、アプリケーションの設計と実装において、クラウド プロバイダーとお客様の努力を結集する必要がある共有責任の目標です。
次のステップ
持続可能性に向けた設計原則を確認します。