AWS veri merkezi ağlarında yeni dönem

AWS, rastgele graf teorisine dayalı yeni veri merkezi ağını devreye ldı.

Amazon Web Services, veri merkezi ağlarında rastgele graf teorisine dayalı yeni bir mimariyi küresel ölçekte devreye alıyor. “RNG: Flat Datacenter Networks at Scale” başlıklı teknik çalışmada ayrıntıları paylaşılan sistem, geleneksel hiyerarşik ağ yapılarının yerine daha dayanıklı ve yatay bir model getiriyor.

AWS’in açıkladığı verilere göre yeni mimari, veri aktarım hızını yüzde 33’e kadar artırırken ağ ekipmanlarının enerji tüketimini yüzde 40 azaltabiliyor. Donanım ihtiyacındaki düşüşün ise milyarlarca dolarlık tasarruf potansiyeli sunduğu belirtiliyor.

Avrupa’daki ilk uygulamaların ardından altyapının 2026 boyunca AWS’in küresel veri merkezi ağının büyük bölümüne yayılması planlanıyor.

Hiyerarşik ağ yapısı yeniden tasarlandı

Bulut veri merkezlerinde uzun yıllardır kullanılan ağaç tabanlı ağ modellerinde sunucular, uç anahtarlar üzerinden toplama ve çekirdek anahtarlara bağlanıyor. Veriler hedeflerine ulaşabilmek için farklı katmanlardan geçiyor.

Bulut iş yüklerinin büyümesiyle birlikte katmanlı yapı gecikme, trafik sıkışıklığı ve arıza noktaları açısından sınırlamalar oluşturmaya başladı. AWS araştırmacıları, yönlendiricilerin ara katmanlara ihtiyaç duymadan doğrudan bağlantı kurabildiği düz bir ağ mimarisi geliştirdi.

Rastgele graf teorisi, bağlantıların belirli bir hiyerarşi yerine dağıtık şekilde kurulmasına dayanıyor. Model, bant genişliğini daha dengeli kullanmayı ve arıza durumlarında alternatif yolları hızla devreye almayı sağlıyor.

Fiziksel veri merkezlerinde uygulanması ise kablolama, yönlendirme ve matematiksel doğrulama gibi önemli mühendislik sorunlarını beraberinde getiriyordu.

ShuffleBox kablolama sorununu çözüyor

AWS, fiziksel bağlantıların standart ve tekrarlanabilir biçimde kurulması için ShuffleBox adını verdiği pasif bir donanım geliştirdi. Güç kaynağı bulunmayan kutu, fiber optik bağlantıları önceden belirlenen matematiksel bir dizilimle dağıtıyor.

Standart biçimde üretilen ShuffleBox üniteleri, veri merkezlerindeki dış bağlantılarla bir araya getirilerek geniş ölçekli ağların daha hızlı kurulmasını sağlıyor. Böylece milyonlarca fiber kablonun elle ve rastgele bağlanmasından kaynaklanabilecek operasyonel karmaşa azaltılıyor.

Sistemin optik haritalama formülü, Amazon Akademisyeni ve California Üniversitesi Santa Cruz Bilgisayar Bilimleri Profesörü Dr. Seshadhri Comandur’un geliştirdiği matematiksel model üzerinden oluşturuldu.

Çözüm, AWS’in mevcut fiber kablo, optik modül ve yönlendirici altyapısıyla çalışabilecek şekilde tasarlandı.

Spraypoint trafiği farklı rotalara dağıtıyor

Yeni ağ mimarisinin yönlendirme katmanında Spraypoint adlı özel protokol kullanılıyor. Geleneksel sistemler iki nokta arasındaki en kısa rotayı seçerken Spraypoint, veri paketlerini aynı anda çok sayıda bağlantıya dağıtıyor.

Kaynak yönlendirici, gelen trafiği farklı komşu yönlendiricilere yayıyor. Ara noktalardaki yönlendiriciler ise veriyi hedefe ulaştırıyor. Sistem, en kısa yolun yanı sıra trafik yoğunluğu daha düşük alternatif rotaları da kullanabiliyor.

Yaklaşım, belirli bağlantılarda oluşan darboğazların azaltılmasına ve ağ kapasitesinin daha dengeli kullanılmasına yardımcı oluyor. Özellikle üretken yapay zeka eğitimi, gerçek zamanlı analitik ve yoğun veri tabanı işlemleri gibi yüksek bant genişliği gerektiren iş yüklerinde performans artışı hedefleniyor.

530 yıllık bilgi işlem gücüyle test edildi

AWS, yeni ağ yapısını canlı sistemlerde kullanmaya başlamadan önce Amazon EC2 üzerinde kapsamlı simülasyonlar gerçekleştirdi. Testlerde toplam 530 bilgi işlem yılına karşılık gelen işlem kapasitesi kullanıldı.

AWS Kıdemli Uygulamalı Bilim İnsanı Giacomo Bernardi ve Amazon Akademisyeni Dr. Ratul Mahajan liderliğinde yürütülen simülasyonlarda yüz binlerce cihazın aynı anda arızalandığı senaryolar incelendi.

Geliştirilen matematiksel modeller, ağın on binlerce anahtara kadar ölçeklenebildiğini ve yoğun arıza koşullarında çalışmayı sürdürebildiğini gösterdi.

İlk fiziksel konsept çalışması İrlanda’daki bir AWS tesisinde kuruldu. Gerçek ortamdan elde edilen optik ve ağ performansı sonuçlarının teorik modellerle uyumlu olduğu açıklandı.

Enerji tüketimi yüzde 40 azalıyor

Düz ağ mimarisi, toplama ve çekirdek yönlendirici katmanlarının önemli bir bölümünü ortadan kaldırıyor. AWS, bu değişimin ağ ekipmanlarının elektrik tüketimini yüzde 40’a kadar düşürebileceğini öngörüyor.

Daha az ağ ekipmanı kullanılması, hem sermaye harcamalarını hem de veri merkezlerinin enerji ihtiyacını azaltıyor. Tasarruf edilen enerji, doğrudan işlem kapasitesine yönlendirilebiliyor.

AWS, yeni mimarinin elektrik kullanımına bağlı Kapsam 2 emisyonlarını azaltarak Amazon’un 2040 yılına kadar net sıfır karbon hedefine katkı sağlayacağını belirtiyor.

Yönlendirici ve fiber bağlantı sayısındaki azalma, fiziksel arıza noktalarını da düşürüyor. Herhangi bir bağlantıda sorun yaşandığında trafik, çok sayıda alternatif rota üzerinden otomatik biçimde yönlendirilebiliyor.

Mevcut donanımlarla çalışabiliyor

AWS’in yeni ağ topolojisi, mevcut yönlendiriciler, alıcı-vericiler, optik modüller ve fiber kablolarla uyumlu biçimde geliştirildi. Böylece yeni mimariye geçiş için tüm donanım altyapısının yenilenmesine ihtiyaç duyulmuyor.

Uyumluluk yaklaşımı, AWS’in mevcut yatırımlarını korurken dönüşüm maliyetini sınırlamasını sağlıyor. Daha az aktif ağ bileşeni kullanılması bakım süreçlerini ve operasyonel yönetimi de sadeleştiriyor.

AWS, Avrupa’da elde edilen sonuçların ardından düz ağ mimarisini küresel veri merkezi altyapısına yayarak bulut bilişimde performans, dayanıklılık ve enerji verimliliğini aynı model altında geliştirmeyi hedefliyor.

AWS’in rastgele graf teorisini fiziksel veri merkezi altyapısına taşıması, bulut bilişimde performans yarışının donanım gücünden ağ mimarisine kaydığını gösteriyor. Özellikle üretken yapay zeka ve gerçek zamanlı veri işleme uygulamalarında ağ gecikmesi, toplam işlem kapasitesini doğrudan etkileyen kritik bir unsur haline geldi.

Finans sektörü açısından yüzde 33’e ulaşan veri aktarım artışı; ödeme işleme, dolandırıcılık analizi, algoritmik karar sistemleri ve yoğun veri tabanı operasyonlarında daha kısa yanıt süreleri sağlayabilir. Yüksek erişilebilirlik gerektiren finansal hizmetlerde trafiğin yüzlerce alternatif rotaya dağıtılması da operasyonel dayanıklılığı güçlendirebilir.

Enerji tüketimindeki yüzde 40’lık düşüş ise bulut maliyetleri ve sürdürülebilirlik hedefleri açısından dikkat çekici. AWS’in gerçek etkisi, elde edilen altyapı tasarruflarının müşterilerin kullanım maliyetlerine ve hizmet performansına hangi ölçüde yansıyacağıyla daha net anlaşılacak.