2 
Компанія Amazon представила нову мережеву архітектуру для своїх центрів обробки даних Amazon Web Services (AWS), яка, за її словами, дозволяє одночасно підвищити продуктивність і скоротити енергоспоживання. Про технологію пише BGR.
Дивіться також Starlink і Amazon можуть отримати частину стратегічного супутникового спектра ЄС
Як Amazon планує зробити дата-центри швидшими та економнішими?
Згідно з даними компанії, нова система дає змогу використовувати на 69% менше маршрутизаторів і комутаторів, зменшити споживання електроенергії приблизно на 40%, а також підвищити пропускну здатність мережі на 33%.
В основі розробки лежить концепція Resilient Network Graphs (RNG) – "стійких мережевих графів". Вона поєднує нові апаратні та програмні рішення, які дозволяють ефективніше передавати інформацію між численними серверами в дата-центрах.
Цікаво, що фундаментом технології стала математична модель випадкових графів, запропонована ще 1959 року угорськими математиками Пауль Ердеш та Альфред Реньї.
Так звана модель Ердеша – Реньї описує мережу, в якій вузли з'єднуються між собою випадковим чином, але за чітко визначеними статистичними правилами. У результаті кожна мережа виходить унікальною, проте її властивості можна передбачити математично.
Інженери Amazon адаптували цю ідею для сучасних дата-центрів. Хоча система не є повністю випадковою, вона використовує контрольовані випадкові зв'язки між елементами мережі, що дозволяє значно підвищити її гнучкість та ефективність.
Що таке ShuffleBox і навіщо він потрібен?
Одним із ключових компонентів нової архітектури став пристрій під назвою ShuffleBox.
Його завдання – формувати фізичні з'єднання між мережевими компонентами відповідно до принципів випадкового графа. Якщо традиційні дата-центри використовують жорстко структуровану схему підключень, то ShuffleBox створює більш різноманітну мережу маршрутів для передавання даних.
Завдяки цьому інформація отримує значно більше можливих шляхів для переміщення між вузлами мережі, що допомагає уникати перевантажень і вузьких місць.
Ще одним важливим елементом стала технологія оптичної комутації каналів (Optical Circuit Switching, OCS). Вона дозволяє передавати дані у вигляді світлових сигналів через волоконно-оптичні кабелі без постійного перетворення світла на електричний сигнал і назад. Такий підхід зменшує втрати енергії та прискорює передачу інформації.
Як працює новий алгоритм маршрутизації?
Програмну частину системи забезпечує алгоритм Spraypoint.
У традиційних мережах пакети даних зазвичай прямують одним оптимальним маршрутом. Якщо цей маршрут перевантажений, виникають затримки. Spraypoint працює інакше. Він розподіляє пакети між кількома сусідніми маршрутизаторами одночасно. Потім проміжні вузли перенаправляють інформацію до кінцевого пункту призначення.
Такий механізм допомагає рівномірніше розподіляти навантаження по мережі та зменшувати ризик утворення перевантажених ділянок.
Більшість сучасних центрів обробки даних використовують архітектуру типу "fat tree" або "товсте дерево".
У такій схемі дані рухаються через ієрархічну структуру комутаторів і маршрутизаторів. На верхніх рівнях розташовані потужні вузли, які розподіляють трафік між нижчими рівнями мережі.
Попри високу надійність, така структура вимагає величезної кількості кабелів та мережевого обладнання. Крім того, трафік часто концентрується на обмеженій кількості маршрутів, що створює потенційні вузькі місця. RNG-архітектура пропонує альтернативу – значно більшу кількість можливих маршрутів для передавання даних без необхідності нарощувати кількість обладнання.
Чому це важливо для всієї галузі?
Поява таких технологій стає дедалі актуальнішою через стрімке зростання споживання електроенергії дата-центрами.
Особливо гостро проблема проявилася після буму штучного інтелекту. Навчання та робота сучасних моделей потребують колосальних обчислювальних ресурсів, а отже й величезних обсягів електроенергії.
За даними видання Bloomberg, у деяких регіонах США поява нових дата-центрів уже пов'язується зі значним зростанням тарифів на електроенергію для населення. Аналіз показав, що споживачі, які проживають навіть за годину їзди від нових об'єктів, можуть стикатися зі збільшенням рахунків за електроенергію до 267% порівняно з рівнем п'ятирічної давності.
Окрему стурбованість викликає й екологічний вплив великих дата-центрів. Вони не лише споживають величезні обсяги електроенергії, а й використовують значну кількість води для охолодження обладнання. Раніше журналісти SourceMaterial повідомляли, що Amazon, Google та Microsoft продовжують будівництво подібних об'єктів навіть у посушливих регіонах світу, де водні ресурси є обмеженими.
Тому якщо заявлені Amazon показники підтвердяться на практиці, нова архітектура може стати важливим кроком до створення ефективніших і менш енерговитратних дата-центрів у майбутньому.