Amazon придумала новый способ строительства дата-центров –, который может изменить всю облачную индустрию

Компания Amazon представила новую сетевую архитектуру для своих центров обработки данных Amazon Web Services (AWS), которая, по её словам, позволяет одновременно повысить производительность и сократить энергопотребление. Об этой технологии пишет BGR.

Смотрите также: Starlink и Amazon могут получить часть стратегического спутникового спектра ЕС

Как Amazon планирует сделать дата-центры быстрее и экономичнее?

Согласно данным компании, новая система позволяет использовать на 69% меньше маршрутизаторов и коммутаторов, снизить потребление электроэнергии примерно на 40%, а также повысить пропускную способность сети на 33%.

В основе разработки лежит концепция Resilient Network Graphs (RNG) – "устойчивых сетевых графов". Она сочетает новые аппаратные и программные решения, которые позволяют эффективнее передавать информацию между многочисленными серверами в дата-центрах.

Интересно, что фундаментом технологии стала математическая модель случайных графов, предложенная еще в 1959 году венгерскими математиками Паулем Эрдешем и Альфредом Реньи.

Так называемая модель Эрдеша – Реньи описывает сеть, в которой узлы соединяются между собой случайным образом, но по четко определенным статистическим правилам. В результате каждая сеть получается уникальной, однако ее свойства можно предсказать математически.

Инженеры Amazon адаптировали эту идею для современных дата-центров. Хотя система не является полностью случайной, она использует контролируемые случайные связи между элементами сети, что позволяет значительно повысить ее гибкость и эффективность.

Что такое ShuffleBox и зачем он нужен?

Одним из ключевых компонентов новой архитектуры стало устройство под названием ShuffleBox.

Его задача — формировать физические соединения между сетевыми компонентами в соответствии с принципами случайного графа. Если традиционные дата-центры используют жестко структурированную схему подключений, то ShuffleBox создает более разнообразную сеть маршрутов для передачи данных.

Благодаря этому информация получает значительно больше возможных путей для перемещения между узлами сети, что помогает избегать перегрузок и узких мест.

Еще одним важным элементом стала технология оптической коммутации каналов (Optical Circuit Switching, OCS). Она позволяет передавать данные в виде световых сигналов через волоконно-оптические кабели без постоянного преобразования света в электрический сигнал и обратно. Такой подход снижает потери энергии и ускоряет передачу информации.

Как работает новый алгоритм маршрутизации?

Программную часть системы обеспечивает алгоритм Spraypoint.

В традиционных сетях пакеты данных обычно следуют по одному оптимальному маршруту. Если этот маршрут перегружен, возникают задержки. Spraypoint работает иначе. Он распределяет пакеты между несколькими соседними маршрутизаторами одновременно. Затем промежуточные узлы перенаправляют информацию к конечному пункту назначения.

Такой механизм помогает более равномерно распределять нагрузку по сети и снижать риск образования перегруженных участков.

Большинство современных центров обработки данных используют архитектуру типа "fat tree" или "толстое дерево".

В такой схеме данные движутся через иерархическую структуру коммутаторов и маршрутизаторов. На верхних уровнях расположены мощные узлы, которые распределяют трафик между нижними уровнями сети.

Несмотря на высокую надежность, такая структура требует огромного количества кабелей и сетевого оборудования. Кроме того, трафик часто концентрируется на ограниченном количестве маршрутов, что создает потенциальные узкие места. RNG-архитектура предлагает альтернативу — значительно большее количество возможных маршрутов для передачи данных без необходимости наращивать количество оборудования.

Почему это важно для всей отрасли?

Появление таких технологий становится все более актуальным из-за стремительного роста потребления электроэнергии дата-центрами.

Особенно остро проблема проявилась после бума искусственного интеллекта. Обучение и работа современных моделей требуют колоссальных вычислительных ресурсов, а следовательно, и огромных объемов электроэнергии.

По данным издания Bloomberg, в некоторых регионах США появление новых дата-центров уже связывают со значительным ростом тарифов на электроэнергию для населения. Анализ показал, что потребители, проживающие даже в часе езды от новых объектов, могут столкнуться с увеличением счетов за электроэнергию до 267% по сравнению с уровнем пятилетней давности.

Отдельную озабоченность вызывает и экологическое воздействие крупных дата-центров. Они не только потребляют огромные объемы электроэнергии, но и используют значительное количество воды для охлаждения оборудования. Ранее журналисты SourceMaterial сообщали, что Amazon, Google и Microsoft продолжают строительство подобных объектов даже в засушливых регионах мира, где водные ресурсы ограничены.

Поэтому, если заявленные Amazon показатели подтвердятся на практике, новая архитектура может стать важным шагом к созданию более эффективных и менее энергозатратных дата-центров в будущем.