Green coding: una pa­no­ra­mi­ca

Il termine green coding si riferisce a un tipo di approccio allo sviluppo in­for­ma­ti­co che punta a rea­liz­za­re il codice di un programma usando meno energia possibile.

Cos’è il green coding?

Il green coding è una filosofia e un metodo di pro­gram­ma­zio­ne che punta a rea­liz­za­re software il più possibile so­ste­ni­bi­li da un punto di vista am­bien­ta­le. Il contesto: la crescente di­gi­ta­liz­za­zio­ne ha fatto aumentare net­ta­men­te l’im­por­tan­za dei software in quasi tutti gli ambiti della vita. Tuttavia, i software che consumano una grande quantità di energia con­tri­bui­sco­no in modo si­gni­fi­ca­ti­vo alle emissioni di gas serra. Il green coding serve proprio a con­tra­sta­re questo fenomeno.

Il green coding non si basa solo sull’ot­ti­miz­za­zio­ne ener­ge­ti­ca del software ma anche su uno sviluppo in­for­ma­ti­co più so­ste­ni­bi­le. A tal proposito entrano in gioco anche le energie rin­no­va­bi­li usate per ali­men­ta­re i data center o i sistemi cloud.

Come funziona il green coding?

Ri­tro­via­mo il green coding a tutti i livelli dello sviluppo software: infatti è possibile ot­ti­miz­za­re co­stan­te­men­te sia l’ar­chi­tet­tu­ra del software che lo sviluppo del codice in sé. Nei programmi rea­liz­za­ti secondo la filosofia del green coding si cerca di evitare l’uso di codice poco chiaro o non ot­ti­miz­za­to. Il motivo è semplice: spesso un codice non suf­fi­cien­te­men­te ot­ti­miz­za­to esegue istru­zio­ni non stret­ta­men­te ne­ces­sa­rie al fun­zio­na­men­to logico del programma. Questo comporta un uso eccessivo di risorse e sfocia in uno spreco di energia elevato.

A questo proposito si parla spesso di “pilastri del green coding”, ovvero i principi che stanno alla base di un software più so­ste­ni­bi­le.

I pilastri del green coding

La pro­gram­ma­zio­ne “verde” si fonda su quattro pilastri. Ciascuno di questi pilastri è es­sen­zia­le per il processo di sviluppo del software e consente po­ten­zial­men­te di ri­spar­mia­re risorse ed emissioni.

Ar­chi­tet­tu­ra verde

Il primo pilastro è l’ar­chi­tet­tu­ra del software. Si tratta della struttura di base delle ap­pli­ca­zio­ni che verranno pro­gram­ma­te in un secondo momento. Questo processo può essere ot­ti­miz­za­to so­prat­tut­to dal punto di vista del consumo ener­ge­ti­co: ad esempio è possibile sud­di­vi­de­re il codice in modo tale da garantire sempre il carico di lavoro ottimale dell’hardware e quindi un minore consumo ener­ge­ti­co. Anche i mec­ca­ni­smi di spe­gni­men­to au­to­ma­ti­co quando il software non è in uso fanno parte dell’ar­chi­tet­tu­ra verde e con­tri­bui­sco­no in modo si­gni­fi­ca­ti­vo alla riduzione del consumo ener­ge­ti­co delle ap­pli­ca­zio­ni.

Logica verde

Un altro fattore centrale del green coding è la logica dei programmi. In linea di massima si tratta di ot­ti­miz­za­re il codice in modo da eliminare eventuali istru­zio­ni superflue che possano ral­len­ta­re ul­te­rior­men­te il programma. Anche altri fattori come la scelta di file il cui formato abbia un basso consumo di risorse o strutture di dati più ef­fi­cien­ti, svolgono un ruolo im­por­tan­te quando si tratta di pro­get­ta­re un codice di programma ef­fi­cien­te e ri­spet­to­so dell’ambiente.

Metodo verde

Il metodo è un ulteriore pilastro della pro­gram­ma­zio­ne verde e non si occupa tanto del codice, quanto prin­ci­pal­men­te del processo di sviluppo del software. Pertanto, lo sviluppo agile è ideale so­prat­tut­to per l’adat­ta­men­to di codice e ap­pli­ca­zio­ni. Nella pro­gram­ma­zio­ne agile, lo sviluppo e il collaudo graduali per­met­to­no di in­di­vi­dua­re e cor­reg­ge­re tem­pe­sti­va­men­te i com­po­nen­ti del programma a scarsa ef­fi­cien­za ener­ge­ti­ca. Questo assicura che il prodotto finale sia il più ef­fi­cien­te possibile in termini ener­ge­ti­ci.

Piat­ta­for­ma verde

Il green coding non prende in con­si­de­ra­zio­ne solo il software ma anche l’hardware. Anche in questo caso è possibile adottare diverse misure per mi­glio­ra­re la so­ste­ni­bi­li­tà dei sistemi in­for­ma­ti­ci. Uno degli aspetti prin­ci­pa­li riguarda il carico dei server, in quanto un carico inferiore può con­tri­bui­re a ridurre il consumo di risorse elet­tri­che. Infatti, l’utilizzo di server con un carico adeguato può garantire una maggiore ef­fi­cien­za ener­ge­ti­ca e una riduzione dell’impatto am­bien­ta­le. In questo caso il cloud computing può rivelarsi utile perché consente di scalare le risorse in modo fles­si­bi­le e adattarle alle necessità in­di­vi­dua­li. Nel migliore dei casi, le energie rin­no­va­bi­li coprono il fab­bi­so­gno ener­ge­ti­co dei server di cloud computing.

Linguaggi di pro­gram­ma­zio­ne ef­fi­cien­ti a livello ener­ge­ti­co

Non è solo il design del software a ri­per­cuo­ter­si sull’ef­fi­cien­za del prodotto finale: anche la scelta del lin­guag­gio di pro­gram­ma­zio­ne con cui viene rea­liz­za­to il progetto è fon­da­men­ta­le. A tal proposito i singoli linguaggi di pro­gram­ma­zio­ne pre­sen­ta­no un diverso consumo di risorse ener­ge­ti­che, di memoria e di tempo.

Il lin­guag­gio di pro­gram­ma­zio­ne a maggiore ef­fi­cien­za ener­ge­ti­ca è C. La cosa non stupisce: C è un lin­guag­gio di pro­gram­ma­zio­ne con una certa vicinanza all’hardware e che funziona con un livello di astra­zio­ne limitato. Questo consente l’uso ef­fi­cien­te delle risorse hardware. Anche la gestione diretta della memoria è un fattore im­por­tan­te che influisce sull’ef­fi­cien­za di C, in quanto permette ai pro­gram­ma­to­ri di svi­lup­pa­re strategie ef­fi­cien­ti per l’al­lo­ca­zio­ne e la deal­lo­ca­zio­ne della memoria (pre­no­ta­zio­ne). Anche il lin­guag­gio orientato agli oggetti C++ basato su C consente di ri­spar­mia­re una grande quantità di risorse.

Oltre a C, anche Rust è un lin­guag­gio di pro­gram­ma­zio­ne che si adatta per­fet­ta­men­te al green coding. Rust è un lin­guag­gio di pro­gram­ma­zio­ne re­la­ti­va­men­te giovane che consente un uso ef­fi­cien­te della memoria grazie a una gestione con­trol­la­ta della stessa. In tal modo si previene l’utilizzo superfluo ed eccessivo di memoria. Anche l’elevata quantità di pa­ral­le­li­smo con­sen­ti­ta da Rust è un fattore es­sen­zia­le per l’ef­fi­cien­za ener­ge­ti­ca: il carico viene di­stri­bui­to in modo ottimale fra le risorse hardware.

Invece è in­te­res­san­te sapere che Python, pur essendo uno dei linguaggi di pro­gram­ma­zio­ne più usati, non spicca par­ti­co­lar­men­te per la sua ef­fi­cien­za ener­ge­ti­ca. Questo dipende in parte dal fatto che i programmi rea­liz­za­ti con Python vengono in­ter­pre­ta­ti e non compilati: pertanto non esiste un unico processo di com­pi­la­zio­ne. Tuttavia, anche la ti­piz­za­zio­ne dinamica del lin­guag­gio comporta un aumento del tempo di ese­cu­zio­ne dei programmi in Python, poiché i tipi di variabili sono de­ter­mi­na­ti di­na­mi­ca­men­te durante l’ese­cu­zio­ne del programma. Allo stesso modo anche Ja­va­Script non è par­ti­co­lar­men­te ef­fi­cien­te dal punto di vista ener­ge­ti­co ed è pertanto meno adatto al green coding.

Buone pratiche del green coding

Se in futuro de­si­de­ra­te rea­liz­za­re ap­pli­ca­zio­ni più eco­lo­gi­che, esistono alcune buone pratiche a cui potete fare ri­fe­ri­men­to durante il processo di sviluppo.

• Ar­chi­tet­tu­ra software in­tel­li­gen­te: evitate il codice ri­don­dan­te e non ne­ces­sa­rio. Evitate cicli superflui. Se possibile create mec­ca­ni­smi in grado di spegnere il programma quando questo non è più in uso.
• Scelta del lin­guag­gio di pro­gram­ma­zio­ne: per il vostro progetto scegliete un lin­guag­gio di pro­gram­ma­zio­ne ef­fi­cien­te dal punto di vista ener­ge­ti­co.
• Test continui: durante lo sviluppo del programma, testate i com­po­nen­ti del vostro progetto passo per passo e iden­ti­fi­ca­te le parti che usano una quantità di risorse par­ti­co­lar­men­te elevata.
• Dati e reti: riducete l’uso di dati e la distanza che i dati devono per­cor­re­re, ad esempio usando il caching.