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.