Il consumo energetico dei data center è diventato uno dei temi più discussi nell’ambito dell’innovazione tecnologica e della sostenibilità ambientale. Questi giganti digitali gestiscono enormi quantità di dati, che non solo alimentano il traffico web, ma consumano anche una quantità di energia tale da essere tra i principali responsabili dell’impatto ambientale del settore tecnologico, il cui consumo globale è stimato intorno al 5%.
Con l’espansione della digitalizzazione e l’aumento della domanda di dati, i data center sono destinati a richiedere sempre più energia, spingendo molte aziende a cercare soluzioni per ridurre il loro impatto ambientale. A tal riguardo, un team di ricercatori della Cheriton School of Computer Science dell’Università di Waterloo, in Canada, ha sviluppato una soluzione che promette di migliorarne l’efficienza energetica, riducendo il consumo nei data center fino al 30%.
La sfida dell’efficienza energetica nei data center
I data center sono i luoghi dove risiedono i “nervi” di internet: gestiscono il traffico di dati che passa attraverso il web, dalle richieste di ricerca alle transazioni online. Questi impianti sono al centro della nostra vita digitale e, sebbene siano fondamentali per il funzionamento della rete, sono anche tra i maggiori consumatori di energia al mondo.
La gran parte di questi data center utilizza Linux come sistema operativo, che, essendo open source, è molto diffuso nelle infrastrutture tecnologiche. Tuttavia, nonostante i numerosi vantaggi, Linux non è esente da inefficienze. Le operazioni di rete, infatti, non sono sempre ottimizzate al meglio, e questo porta a un consumo eccessivo di energia.
Le architetture tradizionali di gestione del traffico di rete nei data center richiedono notevoli risorse, poiché i pacchetti di dati devono essere continuamente gestiti, reindirizzati e processati. Questo processo, che coinvolge milioni di dati al secondo, può essere fonte di sprechi energetici. In particolare, l’inefficienza si manifesta nelle operazioni di gestione dei flussi di traffico ad alta intensità, che possono richiedere più potenza di calcolo di quanto sia necessario.
In risposta a questa problematica, un team di ricercatori della Cheriton School of Computer Science ha trovato una soluzione innovativa, che potrebbe cambiare radicalmente il funzionamento dei data center a livello globale.
La novità: una modifica al kernel di Linux
Sotto la guida del professor Martin Karsten, i ricercatori hanno sviluppato una piccola modifica al kernel di Linux, il cuore del sistema operativo. La chiave di questa modifica (composta da appena 30 righe di codice) risiede semplicemente nella riorganizzazione delle operazioni di rete all’interno del sistema, resa possibile grazie alla funzione IRQ (o sospensione della richiesta di interrupt), che bilancia l’utilizzo dell’energia della CPU con un’efficiente elaborazione dei dati.
Come ha detto il professor Karsten, a livello tecnologico non c’è una vera e propria aggiunta: “abbiamo semplicemente riorganizzato ciò che viene eseguito oggi dai data center, il che porta a un utilizzo migliore delle cache della CPU del data center. È un po’ come riorganizzare le tubature in un impianto di produzione, in modo da non avere persone che corrono tutto il tempo“.
Riducendo le interruzioni non necessarie della CPU durante i periodi di traffico elevato, la funzione IRQ ha infatti migliorato le prestazioni della rete mantenendo una bassa latenza in condizioni di traffico ridotto.
Data center più sostenibili del 30%
Secondo i test presentati durante la conferenza di settore ACM SIGMETRICS 2024, questa modifica ha aumentato in alcune situazioni il throughput (ovvero la la quantità effettiva di dati trasmessa in uno specifico periodo di tempo) fino al 45%. Se applicato a livello industriale, “il nuovo metodo potrebbe ridurre il consumo energetico di importanti operazioni di data center fino al 30%“, ha affermato il professor Karsten.
Oltre agli aspetti ecologici, l’adozione di questa modifica potrebbe avere benefici anche economici per le aziende che gestiscono grandi data center. Ridurre il consumo energetico significa abbattere i costi operativi, un vantaggio considerevole per le imprese che devono gestire infrastrutture IT in continua espansione. Le aziende potrebbero anche beneficiare di una maggiore stabilità e velocità nei loro sistemi, grazie all’ottimizzazione delle risorse e a un traffico di rete più fluido e gestito con maggiore efficienza.
La modifica al kernel è stata inclusa nella versione 6.13 del sistema operativo Linux, ed è stata quindi resa disponibile alla comunità open source. Questo significa che qualsiasi azienda o organizzazione che utilizza Linux nei propri data center può ora applicare facilmente la soluzione sviluppata dai ricercatori.
