Пробив на Amazon в областта на центровете за данни може да промени бъдещето на съхранението в облака
Amazon, която инвестира значителни средства в изкуствения интелект е пионер в разработването на технология, която според нея ще направи нейните центрове за данни по-устойчиви и по-енергийно ефективни. В доклад на списание Wired се посочва, че Amazon твърди, че новата архитектура ще позволи на компанията да използва с 69% по-малко рутери и комутатори и с 40% по-малко електроенергия в огромните си центрове за данни на Amazon Web Services (AWS), като в същото време ще осигури с 33% по-висока пропускателна способност.
В основата на този пробив стои т.нар. „устойчиви мрежови графики“ (Resilient Network Graphs, RNG). Това е начин да се използват случайни кабелни връзки, за да се подобри ефективността на мрежата.В него има две ключови иновации: от страна на хардуера е устройство, наречено ShuffleBox, което рандомизира физическите кабелни връзки между мрежовите компоненти, за да направи мрежовата структура по-ефективна. То се съчетава със софтуер, наречен Spraypoint – специален алгоритъм за маршрутизиране на трафика, проектиран специално да работи в рамките на RNG дизайна.
RNG се основава на теория, разработена от унгарски математици още през 1959 година, наречена „графики на случайни мрежи“, по-конкретно моделът на Ердьош–Рени. За да я разберете, е полезно да си представите графика с няколко точки. Точките са свързани произволно, но (и което е важно) според фиксирани правила за вероятност. Това означава, че всеки път получавате различни крайни графики, но и такива, чиито статистически свойства могат да бъдат предсказани. Макар RNG да е квазислучайна, а не истински случайна, случайните елементи се подчиняват на строги правила. Полученото подобрение в ефективността означава хардуер, който консумира по-малко енергия, което от своя страна означава по-малко потребление на енергия в цялата мрежа – жизненоважен фактор, тъй като центровете за данни се борят да намерят източници, които да задоволят огромния им апетит за енергия, без да претоварват електрическите мрежи и инфраструктурата.
Как се представя системата RNG в сравнение
Типичният център за данни използва мрежова структура от типа „дебело дърво“. Данните се движат нагоре и надолу по веригата, като в горната част се намират „дебелите“ възли. Тези възли представляват мощни сървърни клъстери, способни да преодоляват пречките, създадени от линейния характер на „дървото“ – верига, състояща се предимно от комутатори (които пренасочват данни в рамките на една мрежа) и маршрутизатори (които пренасочват данни между мрежите). По-надолу, близо до „корените“, пътищата стават по-тънки. Структурите от типа „дебело дърво“ изискват огромно количество кабели и тон на хардуер и макар че като цяло са надеждни, те не са особено ефективни.
Вместо модела „дебело дърво“, при който трафикът трябва да тече по малък брой фиксирани пътища и може да се запуши, RNG би им позволила да се движат по по-голям брой случайни маршрути, създавайки много алтернативни пътища между всякакви две точки. Предизвикателството е да се приложи тази идея с физическо окабеляване. Тук се включва ShuffleBox, който може да разбърква физическите кабели произволно, съгласно концепцията за произволна мрежова графика. Важна част от дизайна е оптичното превключване на вериги (OCS). Този метод предава данни от начална точка до крайна точка изцяло като светлина вътре в оптични кабели. Той е по-ефективен от традиционното предаване на данни, защото, за разлика от конвенционалния метод, не изисква данните да спират на различни точки, да се преобразуват в електрическа енергия, а след това да се преобразуват обратно в светлина в следващия възел или дестинация.
Spraypoint помага, като прави точно това, което обещава: вместо да изпраща пакети с данни по един оптимален маршрут, той ги „разпръсква“ произволно по множество съседни рутери. След това пакетите се поемат от редица междинни рутери, които са в готовност да ги препратят към правилния получател. По този начин трафикът се разпределя, за да се избегнат задръстванията и да се намали натоварването в претоварените точки.
Защо този пробив е толкова важен
Намаляването на енергопотреблението на центровете за данни е от жизненоважно значение, за да се гарантира, че тяхното изграждане няма да унищожи околната среда и електроенергийната мрежа. Това е широко разпространен проблем в САЩ. Анализ на Bloomberg показа, че клиентите, които живеят на разстояние дори само на един час път с кола от новите центрове за данни, могат да очакват да плащат до 267% повече за сметките си за комунални услуги в сравнение с преди 5 години. Това означава почти утрояване на разходите за комунални услуги, които и без друго вече достигат рекордни нива. Макар и да не е панацея, технологията RNG на Amazon би могла да окаже значително влияние, като се има предвид, че компанията използва огромно количество енергия и през 2025 година беше разкрито, че има два пъти повече активни центрове за данни, отколкото се очакваше.
Същият доклад посочва, че центровете за данни на Amazon стимулират изграждането на нови газови централи и удължават живота на съществуващите въглищни централи, които иначе биха били изведени от експлоатация. Размерът на центровете за данни също е повод за загриженост за жителите в околността, като центърът за данни на Meta в Луизиана е с дължина, равна на почти 70 футболни игрища. Въздействието върху околната среда също е значително. Доклад на SourceMaterial от 2025 година илюстрира как Amazon, заедно с Google и Microsoft, експлоатира (и продължава да строи) центрове за данни, които разчитат на огромни количества вода за охлаждане, в някои от най-сухите райони на света.