\n English<\/a>.<\/p>\n
It was translated with technical assistance and editorially reviewed before publication.\n <\/p>\n
Bisherige Rechenzentrumsnetze sind hierarchisch meist in Clos beziehungsweise Fat-Tree-Architekturen mit Leaf\/Spine oder bei gr\u00f6\u00dferen Installationen mit Super Spine aufgebaut. Das erzeugt zwar deterministische Pfade mit k\u00fcrzesten Wegen (Shortest Path), braucht aber deutlich mehr aktive Komponenten in den h\u00f6heren Hierarchieebenen, als n\u00f6tig w\u00e4ren, wenn die Quelle und das Ziel direkt miteinander kommunizieren w\u00fcrden. Zugleich sollte es bei der Lastverteilung eine Zuf\u00e4lligkeit geben, um \u00dcberlastung einzelner Links durch gro\u00dfe Datenfl\u00fcsse zu umgehen. Forscher von AWS haben mit Resilient Network Graph (RNG) eine neue Netzwerk-Architektur auf der optischen Routing-Ebene entwickelt, die diese Nachteile beheben soll.<\/p>\n
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Hintergrund zur Clos-Architektur<\/p>\n
Ein Paket eines Switches\/Routers geht in Clos-Architekturen in der Hierarchie so lange nach oben, bis eine h\u00f6here Hierarchieebene erreicht ist, die einen Pfad zum Ziel kennt und geht dann wieder in der Hierarchie zum Ziel nach unten. Eine Clos-Architektur braucht also weit mehr als nur die Router, die die Server anbinden (Leafs). Die Komponenten der h\u00f6heren Ebenen (Spines\/Super Spines) sind zudem h\u00e4ufiger \u00fcberbucht als bei einer flachen Architektur, in der die Switches\/Router mit den angebundenen Endger\u00e4ten direkt zusammengeschaltet sind. Eine solche direkte Verschaltung gilt bislang allerdings als unrealistisch.<\/p>\n
Um eine optimierte Verteilung der Daten im Netzwerk zu erhalten, bezeichnet AWS sogar eine zuf\u00e4llige Zusammenschaltung von Verbindungen zwischen den Routern mit Ad-hoc-Pfaden als optimal, wie es bereits Forscher in den 1990er Jahren berechnet hatten. Dies scheiterte aber bisher daran, dass dies zu rechenintensiv und verkabelungstechnisch sehr aufw\u00e4ndig w\u00e4re. Dabei w\u00e4re jeder Router in der flachen Hierarchie gleichberechtigt und einzelne Ausf\u00e4lle w\u00fcrden immer nur einen kleinen Teil der Kommunikationsbeziehungen betreffen, anstatt Hotspots in h\u00f6heren Hierarchieebenen zu schaffen.<\/p>\n
<\/p>\n <\/a><\/p>\n Hierarchisches Netzwerk (links) vsersus flaches Netzwerk mit beliebigen Zusammenschaltungen (rechts).<\/p>\n \n (Bild:\u00a0Amazon)\n <\/p>\n L\u00f6sungsansatz: Quasi-Zuf\u00e4lligkeit<\/p>\n Als L\u00f6sung nennt Amazon ein flaches Netzdesign namens Resilient Network Graph (RNG), das auf passiven optischen Elementen namens Shuffleboxen aufbaut, um eine \u201eQuasi-Zuf\u00e4lligkeit\u201c zu erreichen. Jeden Router schaltet man einfach auf einen beliebigen R-Port (Router-Port) der Shufflebox. Die optische Einf\u00fcged\u00e4mpfung der Shuffleboxen ist durch aktuelle Optiken nach Aussage von Amazon problemfrei verkraftbar.<\/p>\n Weiterlesen nach der Anzeige<\/p>\n <\/p>\n <\/a><\/p>\n Drei Serverr\u00e4ume (gestrichelte Quadrate), in denen jeweils zwei Shuffleboxen (Trapeze) stehen. Auf der einen Seite ist jede Shufflebox mit Servern (gelbe Kreise) verbunden; auf der anderen Seite sind die Shuffleboxen nur untereinander verbunden.<\/p>\n \n (Bild:\u00a0Amazon)\n <\/p>\n Dieses Design kommt in den meisten neuen Umgebungen von Amazon zum Einsatz, wobei es erstmalig Ende 2024 in Dublin Verwendung fand und seit April 2026 die Standard-Architektur in den meisten neuen AWS-Rechenzentren weltweit darstellt. Es bringt laut den Forschungsergebnissen einige Einsparungen mit sich. So nennt Amazon 69 Prozent weniger Router, bis zu 33 Prozent besseren Durchsatz und und 40 Prozent Einsparungen des Energieverbrauchs f\u00fcr Netzwerkkomponenten. Insgesamt ergeben sich dadurch Gesamtkosteneinsparungen zwischen 9 und 45 Prozent, abh\u00e4ngig von der \u00dcberbuchungsrate.<\/p>\n Spr\u00fchen statt deterministischem Routen<\/p>\n Um das Multipfad-Routing in diesem Netzwerk sicherzustellen, hat AWS das verteilte Link-State-Routing-Protokoll Spraypoint entworfen. Der Quellrouter \u201espr\u00fcht\u201c seinen Datenverkehr nach dem Zufallsprinzip an alle seine Nachbarn. Jeder (Ziel-)Router verf\u00fcgt \u00fcber bestimmte \u201eWegpunkte\u201c, \u00fcber die der Datenverkehr zu ihm geleitet wird. Das Grundprinzip besteht darin, dass jedes vom Quellrouter gesendete Datenpaket an einen zuf\u00e4llig ausgew\u00e4hlten Nachbarn gesendet wird; anschlie\u00dfend leitet der klassische Shortest-Path-Algorithmus es zu einem Wegpunkt, der es schlie\u00dflich ans Ziel weiterreicht. Das initiale Spr\u00fchen soll eine \u00dcberlast auf einzelnen Pfaden vermeiden. Das gesamte Paper<\/a> und der Blog-Beitrag<\/a> der Amazon-Forscher stehen \u00f6ffentlich bereit. Zu den eingesetzten Routerherstellern machte Amazon keine Angabe.<\/p>\n Fazit<\/p>\n Amazon gew\u00e4hrt einen aufschlussreichen Einblick in seine Rechenzentrumsarchitektur. Da das Routing-Protokoll jedoch bisher nicht \u00f6ffentlich verf\u00fcgbar ist und Details zum Aufbau der Shuffleboxen fehlen, wird es zun\u00e4chst bei einer Insell\u00f6sung innerhalb der Amazon-Rechenzentren bleiben. Interessant d\u00fcrfte sein, ob die L\u00f6sung sich auch f\u00fcr Optimierungen in KI-Backend-Netzwerken eignet, was das Paper bereits als n\u00e4chsten Pr\u00fcfungsschritt nennt. Zudem bleibt zu hoffen, dass Amazon das Routing-Protokoll \u00f6ffentlich bereitstellt.<\/p>\n Lesen Sie auchMehr anzeigenWeniger anzeigen<\/p>\n<\/p>\n
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