October 2014 Theme: 绿色IT和绿色软件
客座编辑导言: Ayse Basar Bener, Maurizio Morisio, Andriy Miranskyy和Sedef Akinli Kocak

日益普及的IT服务对能源的需求与日俱增,对环境的负面影响也日益增加,引发了IT绿色运动,其核心是高度重视绿色解决方案的设计和实施。绿色IT适用于一系列高科技领域,包括数据中心、移动计算和嵌入式系统。最近,全球二氧化碳年排放量已经达到91亿吨,这是人类历史上的最高水平,比1990年(京都基准年)高出49%[1]。 全球二氧化碳排放量中至少2%来自IT系统​​,预计这个数字还会随着新IT系统的不断部署而攀升。降低IT系统的能耗和与之相关的二氧化碳排放量是一项相当重要的任务。

 

存在的问题

大多数研究和监管措施着眼于硬件相关的能耗测量、分析和控制。然而,任何形式的硬件系统都是由软件组件控制的。虽然软件系统不直接消耗能量,但会影响硬件的使用,从而间接消耗能源。因此,对工程师来说,对软件进行能耗优化很重要。与这一主题相关的出版物、实证研究会议数量都在增长,表明软件工程领域最近已经开始重视可持续发展问题。

像绿色IT一样,绿色软件旨在减少软件本身对环境的影响,绿色因而也成为一个值得考虑的软件质量新属性。软件公司都开始面临一个新矛盾:既要尽可能满足环境友好这个新功能需求,又还要满足客户不断提出的新功能和高品质需求。然而,软件系统在节能方面也可以更主动,通过向用户反馈资源消耗信息,有可能改变用户行为,从而让整个过程更绿色。

本期内容

今日计算十月主题推出六篇文章,涉及绿色IT背景下的软件工程和绿色软件的需求、设计、编码、维护、软件开发过程、最终产品和用户体验等多个方面,其主旨都是通过有效使用所需资源来降低对环境的影响。

在2014年5-6月号上,IEEE Software出版了”绿色软件面面观”专辑。在《安全、保密、而今可持续:21世纪的非功能性需求》一文中,作者Birgit Penzenstadler和她的同事认为,可持续性(即绿色软件)可视为与安全与保密类似的非功能性需求。在追寻主要研究问题 – 是否可持续需求将变得安全和保密需求一样重要 – 的过程中,作者探讨了这三种非功能性需求之间的相似之处,认为用于安全保密的一些现有的工具和技术可以重用在可持续领域。另外,文章强调了可持续需求间接影响的重要性,认为分析师不仅应考虑需求的直接影响(如能耗),而且应考虑间接影响(如消费者行为的改变)。

在2014年5-6月号上,IEEE Software出版了”绿色软件面面观”专辑。在《安全、保密、而今可持续:21世纪的非功能性需求》一文中,作者Birgit Penzenstadler和她的同事认为,可持续性(即绿色软件)可视为与安全与保密类似的非功能性需求。在追寻主要研究问题 – 是否可持续需求将变得安全和保密需求一样重要 – 的过程中,作者探讨了这三种非功能性需求之间的相似之处,认为用于安全保密的一些现有的工具和技术可以重用在可持续领域。另外,文章强调了可持续需求间接影响的重要性,认为分析师不仅应考虑需求的直接影响(如能耗),而且应考虑间接影响(如消费者行为的改变)。

在同一期上,Chenlei Zhang、Abram Hindle和Daniel M. German主张人的因素必须作为精确软件系统分析的重要部分加以重视。在《用户选择对能耗的影响》一文中,作者分析了同一类软件应用在多个使用场景中的能耗。没有出乎意料,他们发现这些应用的能效不同,因此,建议引入能耗评分,一方面公开软件应用的能效,另一方面,促使用户改变行为。

在《驾驭绿色IT:原理与实践》 中,IT Professional主编San Murugesan考察了一些最重要的问题,如:

  • IT造成的主要环境影响有哪些?
  • 必须解决的IT重大环境问题是什么?
  • 怎样才能使我们的IT基础设施、产品、服务、运行、应用和实践对环境无害?
  • IT如何帮助企业和整个社会来尽力提高环境的可持续性?

Marugesan给绿色IT开了一个全面的药方,提出了企业绿色IT战略,并列出让IT尽量减少对环境影响的具体方法。他还认为,IT企业不仅仅是可以通过实践绿色IT赢得竞争优势,IT业作为一个整体在创造更具可持续性的环境方面也确实肩负重任。

下一篇文章来自于 IT Professional 2011年1-2月的”为了绿色星球的IT”特刊,其关注点是网页浏览,由于电子邮件、社交网络、博客、流媒体视频、照片编辑和分享等基于Web的应用大幅增长,网页浏览量也急剧上升。我们需要降低网页浏览的功耗来让它更环保。作为始作俑者,Aruna Prem Bianzino, Anand Kishore Raju和Dario Rossi的《绿化互联网:测量万维网的功耗》通过网站、浏览器和操作系统的不同组合评估了最终用户使用个人电脑浏览网页时的耗电量。在最大限度地减少整体功耗方面,作者探究了一个特定方面——标签式浏览(tabbed browsing)。

大多数IT专业人士和企业已经开始考虑绿色和可持续发展战略,以降低能源成本,并有利于环境的可持续发展。展望未来,他们仍需应对硬件​​和软件的各种需求以及IT及其应用对环境的影响。在《通过能量感知软件实现绿色IT》中,Manuj Sabharwal, Abhishek Agrawal和Grace Metri Manuj提出了一些能够提高应用软件和中间件能效的软件方法学和设计。作者认为,缺乏能量感知软件的绿色IT基础设施是不完整​​的,它在整个IT平台的能效中具有重要作用。本文采用真实世界的应用进行多案例研究,来辨识应用软件能效低下的形式,概述如何诊断这些问题并讨论了节能软件方法学。

虽然功能越来越丰富、灵活,新软件包在典型执行环境下的资源开销往往更大,在复杂业务逻辑和集成需求下快速开发的应用尤其如此。在最后一篇主题文章中,Suparna Bhattacharya和他的同事认识到,暗合了强调应用功能和灵活性,对计算有效利用的重视程度在下降。他们在《软件膨胀与浪费焦耳:模块化是绿色软件的障碍吗?》 中的研究指出,最大限度地减少内置的临时性模块的运行时能量消耗对实现软件零膨胀(绿色)至关重要,他们建议软件、编程模型和运行系统的设计应采取能更容易地发现和减轻这种膨胀的方式。

在不久的将来,IT绿色化以及IT支持的绿色系统都将是企业和专业人士必然要面对的。他们必须了解这一潜在力量,并重新思考目前的行动,以解决可持续发展问题,并支持可持续的和创新的商业模式和流程。包括本期推荐论文在内的专题文章勾画了最新进展当前趋势,展示了绿色软件所带来益处IT系统有助于提高企业和个人”绿色”意识的一些案例。最起码,它们可以作为一个起点,协助IT业界和用户为当代和后代的利益去创建一个更绿色、更可持续的环境。

参考文献

1. G.P. Peters et al., “Rapid Growth in CO2 Emissions after the 2008-2009 Global Financial Crisis,” Nature Climate Change, vol. 2, 2012, pp. 2–4.

引用

A. Basar Bener, M. Morisio, A. Miranskyy, and S. Akinli Kocak, “Green IT and Green Software,” Computing Now, vol. 7, no. 10, October 2014, IEEE Computer Society [online]; http://www.computer.org/publications/tech-news/computing-now/green-it-and-green-software.

 

Ayse Basar Bener是加拿大多伦多的瑞尔森大学的教授。她的研究兴趣包括数据科学与分析及绿色软件与分析。Bener从伦敦经济学院获得信息系统博士学位。她的联系方法是ayse.bener@ryerson.ca 。

Maurizio Morisio是意大利都灵理工大学教授。 他的研究兴趣是绿色软件。Morisio从都灵理工大学获得软件工程博士学位。他的联系方法是maurizio.morisio@polito.it 。

Andriy Miranskyy是瑞尔森大学助理教授。 他的研究兴趣是软件工程中的风险降低,专注于软件质量保证、大数据以及绿色IT。 Miranskyy拥有西安大略大学应用数学博士学位。他的联系方法是avm@ryerson.ca 。

Sedef Akinli Kocak是瑞尔森大学的博士生。她的研究兴趣包括软件开发和质量的可持续性考虑、绿色IT和大数据分析。Kocak从美国缅因州大学获得化学工程硕士学位。她的联系方法是sedef.akinlikocak@ryerson.ca 。

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Translations by Osvaldo Perez and Tiejun Huang