Relevanter denn je: Energieeffizienz im Software-Umfeld

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.

In Zahlen ausgedrückt: Das Aufladen eines Smartphones kostet weniger als einen US-Dollar pro Jahr. Während dieser US-Dollar für den einzelnen Verbraucher eine vernachlässigbare Summe darstellt, bedeutet das im Umkehrschluss astronomisch hohe Kosten für die Umwelt angesichts der im Schnitt 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 Kohlendioxidemissionen.

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).

Das Bewusstsein für Energieeffizienz steigt

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 (beispielsweise Greenspector) oder auf die Erfassung grundlegender Hardware-Daten, was wiederum für Entwickler problematisch werden könnte (beispielsweise 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 (Intel).

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

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 (Softwareentwicklung und -Architektur, Qualitätssicherung und User Experience).

Demnach ist ein umfassender Ansatz erforderlich. Dieser beinhaltet drei Schlüsselelemente. Zum einen müssen die Verbrauchsdaten auf Geräteebene erhoben werden, ohne dass die Messung selbst den Verbrauch übermäßig beeinflusst. Zweitens sind Software-Design-Tools notwendig, die Entwicklern helfen, Energiefresser zu ermitteln, damit sie fundierte Entscheidungen für die Software-Architektur treffen können. Als dritter Punkt müssen energiesparende Design-Methoden entwickelt und bereitgestellt werden, damit sichere, leistungsfähige und besser messbare Software zur Norm wird.
Es ist außerdem wichtig, dass Prozessor- und Betriebssystemhersteller sowie Software-Entwickler einen gemeinsamen Rahmen schaffen, um diese Schlüsselelemente anzugehen, und der nicht nur auf Entwickler-Support-Tools sondern auch auf User-Applikationen anwendbar ist. Obwohl es sich hierbei um eine langfristige Perspektive handelt, könnte dieser Ansatz solide und nachhaltige Ergebnisse für die Energieeffizienz von Software liefern.