Auf dem Weg zu grüneren Cloud-Apps: Die Optimierungserfolge der Deutschen Bahn mit Kubernetes

30-fache Emissionsreduzierungen und 4-fache Kosteneinsparungen könnten erreichbar sein, sagt DB-Plattformchef Gualter Barbas Baptista

Ingenieure legen großen Wert auf Metriken – getreu dem Motto: Wenn man es nicht messen kann, kann man es nicht ändern. Das jedoch ist einfacher gesagt als getan.

Wie Computing herausgefunden hat, neigen Cloud-Anbieter dazu, viele Details für sich zu behalten, wenn es um den eigenen ökologischen Fußabdruck geht. Und das ist ein großes Problem. Kunden sind nicht in der Lage, sinnvolle Entscheidungen über die Umweltauswirkungen ihrer IT zu treffen “und das in einer Zeit, in der dies immer dringlicher wird”, sagt Dr. Gualter Barbas Baptista, leitender Berater für Plattformstrategie und -aktivierung bei der Deutschen Bahn.

Nach Angaben der International Energy Agency, In den nächsten drei Jahren wird der weltweite Stromverbrauch voraussichtlich um 3,4% pro Jahr steigen. datacentres und spielte dabei eine wichtige Rolle. "Wir erreichen eine exponentielle Konsumphase", stellte Baptista fest. In Ermangelung sinnvoller Abhilfemaßnahmen ist das eine schlechte Nachricht für den Planeten.

Mit einem Hintergrund in Umwelttechnik und einer Leidenschaft für die Verbesserung der Entwicklererfahrung ist Baptista seit langem besorgt über die ökologischen Auswirkungen der Unternehmens-IT und befürchtet, dass Entwickler nicht über die Informationen verfügen, die sie benötigen, um etwas zu bewirken.

Die Deutsche Bahn (DB) ist ein Cloud-First-Unternehmen und als staatliches Unternehmen mit strengen Nachhaltigkeits-, Regulierungs-, Leistungs- und Finanzzielen, die es zu erfüllen gilt. Die green transformation programme beinhaltet ehrgeizige Ziele in den Bereichen Klima, Natur- und Ressourcenschutz, die darauf abzielen, die Umwelt in alle Entscheidungen einzubeziehen.

Leider sind verlässliche Informationen über die Umweltauswirkungen von IT-Systemen, wie z. B. Anwendungen, die in der Cloud laufen, schwer zu bekommen. Die von Cloud-Anbietern angebotenen Tools (DB verwendet AWS und Azure) liefern keine detaillierten Daten zum Energieverbrauch auf Anwendungsebene, und die spärlichen Informationen, die sie liefern, sind oft Wochen veraltet.

"Wir brauchten ein System, das uns genaue und zeitnahe Informationen über den Energieverbrauch liefern konnte, aber wir stellten fest, dass die von den Cloud-Anbietern verfügbaren Tools hinter unseren Nachhaltigkeitszielen zurückblieben", sagte Baptista gegenüber Computing auf der jüngsten KubeCon-Veranstaltung. "Das bedeutet, dass Sie nicht in der Lage sind, den kausalen Zusammenhang zwischen den Handlungen, die Sie täglich ausführen, und den Auswirkungen auf die Emissionen herzustellen."

Im Jahr 2022 beschlossen Baptista und seine Kollegen, die Sache selbst in die Hand zu nehmen und sich die Unterstützung und Finanzierung der DB zu sichern, um ein innovatives System zu entwickeln, das den Entwicklern und Architekten des Unternehmens Echtzeitdaten zum Energieverbrauch zur Verfügung stellt.

Das Energiemonitoring-System basiert auf Kubernetes, der Cloud-Orchestrierungsplattform, auf der viele Anwendungen der DB laufen. Es nutzt mehrere Open-Source-Tools innerhalb des Kubernetes-Ökosystems, darunter Kepler, die Echtzeit-Statistiken zum Energieverbrauch von der zugrunde liegenden Hardware liefert; Prometheus, das Überwachungs- und Warnsystem; und Grafana, die Lösung zur Datenvisualisierung.

Eine Plattform für den Wandel

Im Mittelpunkt des gesamten Ansatzes steht die Plattformstrategie der DB. Die Plattformingenieure des Unternehmens kümmern sich um die sich wandelnden Bedürfnisse von Entwicklern und verbessern ihre Erfahrung, indem sie Compliance, Sicherheit und Ressourcenbereitstellung automatisieren, Doppelarbeit reduzieren, Ansätze standardisieren und alles an einem Ort haben. Mit den richtigen Daten gibt es keinen Grund, warum "vernünftige Standardeinstellungen" in Bezug auf Energieverbrauch und Umweltauswirkungen nicht in die Developer Experience Platform integriert werden sollten, erklärte Baptista, zum Beispiel das Einstellen von Test- und Entwicklungsumgebungen so, dass sie abgeschaltet werden, wenn sie wahrscheinlich niemand verwendet.

Darüber hinaus geht es darum, Entwickler in die Lage zu versetzen, fundierte Entscheidungen über die Umweltauswirkungen zu treffen, genau wie sie es beim Kostenmanagement tun, so Baptista.

"Es ist entscheidend, dass Entwickler die Auswirkungen ihrer Arbeit auf die Energie verstehen. Mit den richtigen Informationen können sie einen echten Unterschied machen", sagte Baptista. "Jedes Team hat das Potenzial, zu dieser wichtigen globalen Anstrengung beizutragen."

Die Anzeige der Informationen zum Energieverbrauch der Anwendung zusammen mit anderen Metriken, die von Entwicklern auf der Plattform verfolgt werden, ist ebenfalls wichtig, damit es nicht nur ein weiteres Dashboard wird und um einen Überblick über das Gesamtbild zu geben, der für fundierte Entscheidungen unerlässlich ist.

Große Einsparungen auf der Strecke

Energieeinsparungen und Kosteneinsparungen gehen Hand in Hand, und die Wahl des Einsatzes zusammen mit dem Management auf der Grundlage von Echtzeitinformationen kann einen erheblichen Einfluss auf beide haben. Wie substanziell das ist, ist überwältigend.

Die zugegebenermaßen "rückwärtigen" Berechnungen von Baptista, bei denen eine Anwendung, die auf VMs (EC2) ausgeführt wird, mit der Ausführung derselben Anwendung in Containern auf einer gemeinsam genutzten Container-Plattform (OpenShift) verglichen wird, deuten darauf hin, dass dank der hohen Containerdichte, die Kubernetes bietet, und Funktionen wie vertikaler Pod-Autoskalierung und -Planung eine vierfache Kostensenkung und CO2-Emissionssenkung um das 30-fache möglich sind.

"Kubernetes ist nicht nur ein Tool zur Container-Orchestrierung. Es ist viel leistungsfähiger als das. Es ist ein Tool zum Aufbau von Plattformen, und es ist ein grünes IT-Tool", sagte er.

Ob solche beeindruckenden Einsparungen in großem Maßstab realisiert werden, bleibt abzuwarten - das neue Energiemonitoring-System wird bei der DB noch eingeführt - aber die Reise ist noch nicht zu Ende. Auch der Bahnbetreiber setzt ein Zeichen, indem er Nachhaltigkeitskriterien in seine Beschaffungsbedingungen für Cloud-Anbieter aufnimmt.

Baptista glaubt, dass die Kundennachfrage Cloud-Anbieter dazu bringen kann, nachhaltigere Dienste anzubieten, und sagte, das Unternehmen beabsichtige, seinen Einfluss zu nutzen, um sich für umweltfreundlichere Praktiken einzusetzen.

"Wir möchten, dass unsere Cloud-Anbieter ihren Worten Taten folgen lassen, wenn es um kohlenstoffneutrales Computing geht. Es ist höchste Zeit, dass wir als Kunden anfangen, nachhaltigere Praktiken von ihnen zu verlangen"

Dieser Artikel erschien ursprünglich auf unserer Schwester-Website Computing