Programación consciente del carbono en Kubernetes para reducir el uso de energía y las emisiones

Con el creciente consumo de energía de los centros de datos hiperescalables, la computación en la nube también está en aumento y la proliferación de la computación en la nube está incrementando sus emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). Kubernetes, la plataforma de orquestación de contenedores recomendada a través de entornos de múltiples nubes, impacta fuertemente en el despliegue de recursos de cómputo. La programación tradicional se centra en el rendimiento, la latencia y el uso de recursos y no presta atención a la intensidad de carbono (gCO2/kWh) de la electricidad consumida. Este documento postula el uso de programación sensible al carbono en todo Kubernetes para programar dinámicamente las operaciones de acuerdo con los tiempos de producción de energía de bajo carbono. Al utilizar valores realizables y predictivos de intensidad de carbono disponibles a través de API como ElectricityMap o WattTime, las cargas de trabajo pueden ser programadas geográficamente para ejecutarse en regiones con mayor penetración de energías renovables, o programadas para que se ejecuten durante periodos en los que se predice que la red será más limpia. La colocación emplea mecanismos nativos de Kubernetes como afinidad de nodo, contaminaciones y tolerancias, y política de programación personalizada para optimizar la colocación. Este documento describe un marco arquitectónico, métodos de evaluación del sistema basados en datos de trazas de intensidad de carbono, y estudios de caso de despliegue de tecnologías innovadoras en grandes empresas de tecnología y laboratorios de investigación. Los resultados muestran que la colocación de carga de trabajo consciente del carbono puede ahorrar al menos un 10% y hasta un 30% de emisiones de CO2 y hacerlo sin ningún impacto perceptible en el rendimiento. Aún existen dificultades relacionadas con la granularidad de los datos de carbono, estándares de interoperabilidad y la adopción por parte de las empresas.