Benchmark-tietokanta

Visiiri-hankkeessa toteutetun benchmark-tietokannan tarkoituksena oli kartoittaa, demonstroida ja arvioida erilaisia ICT-järjestelmien energiankulutuksen mittausmenetelmiä käytännön tapausten kautta. Työn lähtökohtana oli vaatimusmäärittely erilaisille mittaustapauksille (case) siten, että ne sisältävät kattavasti erilaisia ohjelmisto-, laitteisto- ja arkkitehtuuriratkaisuja sekä niihin soveltuvia mittausmenetelmiä. Jokaisesta tapauksesta on tuotettu yksityiskohtainen tulosdata, dokumentaatio ja analyysi, joiden pohjalta on koostettu yhtenäinen tietokanta energiankulutuksen mittaamisen ja vertailun tueksi.

Benchmark-tietokannan ylätason tavoitteena on kartoittaa ja kehittää menetelmiä ICT-alan ympäristövaikutusten mittaamiseen tavoitteena ICT-järjestelmien energiatehokkuuden parantaminen. Keskiössä ovat ICT-järjestelmien laitteiden virrankulutuksen systemaattinen mittaaminen sekä ohjelmistokomponenttien vaikutusten mallintaminen. Tämän vuoksi mittaukset on pyritty suunnittelemaan mahdollisimman objektiivisiksi, toistettaviksi ja systemaattisiksi siten, että tulokset soveltuvat sekä tieteellisen tutkimuksen tarpeisiin että ohjelmistotuotannossa teknisen ja liiketoiminnallisen päätöksenteon tueksi.

Dokumentaatiossa tarkastellaan myös sitä, miten mittaustoiminta voidaan integroida osaksi ohjelmistokehityksen prosesseja. Tavoitteena on mahdollistaa energiankulutuksen jatkuva seuranta ja optimointi järjestelmien kehityksen ja ylläpidon aikana. Menetelmien osalta on arvioitu niiden käytännön sovellettavuutta osana ohjelmistokehitysprosessia, jatkuvaa integraatiota sekä suorituskyvyn ja energiatehokkuuden laadunvarmistusta.

Tietokannan laadinnan yhteydessä on lisäksi tarkasteltu ICT-alalla yleisesti käytössä olevien ohjelmistojen ja teknologioiden energiatehokkuuden vertailtavuutta. Koska mahdollisten ohjelmisto- ja teknologiakombinaatioiden määrä on erittäin suuri ja alati kehittyvä, kaikkia vaihtoehtoja ei yksinkertaisesti voida kattaa. Tämän vuoksi tapausten suunnitteluperiaatteena oli yleistettävyys siten, että niitä voidaan hyödyntää myös muiden vastaavien ohjelmistokomponenttien arviointiin ja vertailuun.

Case-kuvausten suunnittelu painottaa mittaustekniikoiden kokeellista kartoittamista. Tavoitteena on tunnistaa erilaisia mitattavia kohteita sekä niihin soveltuvia mittausmenetelmiä ja käytäntöjä. Systemaattinen energiankulutuksen mittaaminen ohjelmistokehityksen näkökulmasta on edelleen verrattain vähän käytetty metodologia, minkä vuoksi myös mittauskäytännöt, mittausympäristöt sekä käytettävät työkalut ja laitteistot jouduttiin määrittelemään ja rakentamaan osana hankkeen selvitystyötä.

Dokumentaatiossa on huomioitu lisäksi erilaisten laitteisto- ja ohjelmistotyyppien vaikutus mittaamiseen ja energiatehokkuuteen. Työssä tarkastellaan sekä fyysisiä mittauslaitteita että ohjelmistopohjaisia mittausratkaisuja ja niiden soveltuvuutta eri käyttötarkoituksiin. Samalla arvioidaan mittausten yleistettävyyttä, luotettavuutta ja käytännön sovellettavuutta tulevissa tutkimus-, kehitys- ja päätöksentekotilanteissa.

Benchmark-tietokannan mittaukset on jaoteltu neljään päätyyppiin:

• Frontend-mittaukset: mittaus kohdistuu asiakkaan päätelaitteeseen ja sen ohjelmistokomponenttien energiankulutukseen esimerkiksi ohjelmistorobotiikan tai API-kutsujen avulla.
• Backend-mittaukset: mittaus toteutetaan taustapalvelimella tai palvelinpuolen ohjelmistoissa, tyypillisesti kontti- ja rajapintateknologioihin perustuvissa ympäristöissä.
• Fullstack-mittaukset: yhdistää em. frontend- ja backend-osat sekä tarkastelee lisäksi tiedonsiirron energiatehokkuutta järjestelmän eri osien välillä mobiililaitteisiin kohdistuvat mittaukset, joissa tarkastellaan mobiiliteknologioiden energiankulutusta sekä niiden suhdetta esimerkiksi pilvipohjaisiin toteutuksiin.

Osio sisältää myös analyysiä ja johtopäätöksiä toteutetuista mittauksista, käytetyistä metodologioista, laitteista ja ohjelmistoista sekä mittausten merkityksestä tulevaa tutkimus- ja kehitystyötä varten. Lisäksi mittaustulosten pohjalta muodostetaan mallinnettuja arvioita järjestelmien kestävyys- ja ympäristövaikutuksista, kuten energiankulutuksen hiilidioksidivaikutuksista, jotta mittaustietoa voidaan hyödyntää myös kestävän ohjelmistokehityksen ja vastuullisen ICT-toiminnan päätöksenteon tukena.