Ekonomi
Basın Bülteni- AWS, veri merkezi tasarımında rastgele graf teorisiyle hız ve enerji verimliliğini artırmayı hedefliyor
Onlarca yıllık matematik teorisi, küresel AWS veri merkezlerinde ağ enerji tüketiminde
yüzde 40 azalma, veri aktarımlarında yüzde 33 hızlanma ve donanımda milyarlarca
dolar tasarruf sağlıyor.
Amazon Web Services (AWS), veri merkezi tasarımında rastgele graf teorisine (random
graph theory) dayalı düz bir ağ mimarisini hiper ölçekte hayata geçiren dünyadaki
ilk şirket oldu. RNG: Flat Datacenter Networks at Scale başlıklı teknik
raporda detaylandırılan bu yeni ağ topolojisi, geleneksel hiyerarşik ağaç yapılarını
ultra dayanıklı ve hiyerarşik olmayan bir tasarımla değiştiriyor. Sistem,
verileri üçte bir oranında daha hızlı taşıyor, ağ ekipmanı güç tüketimini yüzde
40 azaltıyor, milyarlarca dolarlık donanım yükünü ortadan kaldırıyor ve küresel
şebeke operasyonlarında karbon emisyonlarını önemli ölçüde düşürüyor.
Bu yenilik, araştırmacıların fiziksel veri merkezi ortamlarında rastgele graf teorisini
uygulamasını onlarca yıldır engelleyen fiziksel ve matematiksel engelleri
aşarak bulut altyapısı mühendisliğinde önemli bir sıçramayı temsil ediyor. AWS,
Avrupa'daki başarılı ilk kurulumların ardından bu düz ağ mimarisini 2026 boyunca
küresel veri merkezi ağının büyük çoğunluğuna yaygınlaştırma üzerinde çalışıyor.
Hiyerarşik engellerin aşılması
Küresel bulut bilişim sektörü, onlarca yıldır hiyerarşik ve ağaç tabanlı ağ topolojilerini
kullanmak zorundaydı. Bu geleneksel tasarımlarda binlerce sunucu uç
anahtarlara (edge switch) bağlanıyor, bunlar toplama anahtarlarına (aggregation
switch) gönderiliyor ve ardından veriler hedefine ulaştırılmak üzere hiyerarşide
tekrar aşağı gönderilmeden önce çekirdek anahtarlara (core switch) iletiliyordu.
Bu çok katmanlı organizasyon şeması yaklaşımı, mantıklı ve yönetilebilir
olmasına rağmen yoğun bulut iş yükleri söz konusu olduğunda veri geçitlerinde
tıkanıklığa, gecikmelere ve arıza noktalarına yol açıyordu.
Küresel bulut talebi arttıkça hiyerarşik modellerin sınırlarını fark eden AWS araştırmacıları,
yönlendiricilerin ara katmanlardan geçmeden doğrudan birbirine bağlanmasını
sağlayan düz bir ağ yapısı oluşturmak üzere yola çıktı. Teorik bilgisayar
bilimcileri, rastgele bağlantılardan oluşan düz ağların bant genişliği kullanımını
ve hata toleransını en üst düzeye çıkarabileceğini uzun süredir savunsa
da bu teoriyi fiziksel altyapıya uygulamak üç büyük zorluk sunuyordu:
1. Fiziksel Kablolama Karmaşıklığı: Milyonlarca fiber optik kabloyu elle rastgele
bağlamak, küresel tesislerde bakımı veya tekrarlanması imkânsız olan, yönetilemez
bir kablo yumağı oluşturacaktı.
2. Dinamik Veri Yönlendirme: Yol gösterecek sabit ve öngörülebilir bir hiyerarşi
olmadığında, standart yönlendirme protokolleri yapısız bir ağ üzerinde veri paketleri
için en uygun yolu belirleyemiyordu.
3. Matematiksel Doğrulama: Yüz milyonlarca dolar harcayıp ağı kurmadan önce, rastgele
bir ağ topolojisinin aşırı ve beklenmedik arıza koşulları altında kararlı
ve güvenilir kalacağını matematiksel olarak kanıtlamak gerekiyordu.
Amazon Akademisyenleri ve kıdemli uygulamalı bilim insanlarının liderliğindeki ortak
bir çalışmayla AWS bu üç zorluğu da çözen özel donanımlar, yeni yönlendirme
protokolleri ve matematiksel kanıtlar geliştirdi.
Temel teknolojik yenilikler: ShuffleBox ve Spraypoint
Rastgele graf teorisini mevcut optik kabloları, alıcı-vericileri veya yönlendirici
donanımlarını değiştirmeden ticari üretime geçirmek için AWS iki temel yenilik sundu:
1. ShuffleBox (Deterministik Fiber Karıştırma)
Fiziksel kablolama sorununu çözmek için AWS, fiber optik damarlarını dahili olarak
deterministik biçimde karıştıran ShuffleBox adında özel, tamamen pasif ve güç
kaynağı bulunmayan bir donanım kutusu tasarladı. Standart, fabrikada üretilen
ShuffleBox'lar yarı rastgele harici bağlantılarla eşleştirilerek AWS ağ teknisyenlerinin
devasa veri merkezlerinde rastgele bağlantıları hızlı, hatasız ve yüzde
100 tekrarlanabilir bir şekilde kurması sağlandı.
Dahili optik haritalama formülü, Amazon Akademisyeni ve California Üniversitesi,
Santa Cruz'da bilgisayar bilimleri profesörü olan Dr. Seshadhri Comandur'un küresel
standartlaştırma için gereken kesin sekiz haneli kablolama dizilimini türeten
matematiksel denklemi geliştirmesiyle çözüldü.
2. Spraypoint Yönlendirme Protokolü
Geleneksel ağ yönlendirmesi, yalnızca iki nokta arasındaki tek ve en kısa yolu bulmaya
dayanıyor. Bu da popüler rotalarda sık sık bant genişliği tıkanıklığına
neden oluyor. AWS, rastgele graf topolojilerinde dinamik olarak gezinmek amacıyla
Spraypoint adı verilen özel bir yönlendirme protokolünü oluşturdu.
Spraypoint ile kaynak yönlendirici ilk olarak gelen veri paketlerini birden fazla
komşu yönlendiriciye spreyleyerek trafiği aynı anda yüzlerce mevcut yola eşit
şekilde dağıtıyor. İkinci aşamada ise ara nokta yönlendiricileri verileri
doğrudan hedefine yönlendiriyor. Spraypoint, doğrudan yolların yanı sıra biraz
daha uzun ancak tıkalı olmayan rotaları da kullanarak trafik darboğazlarını ortadan
kaldırıyor ve toplam ağ veri akışını önemli ölçüde artırıyor.
Bulut ölçeğinde simülasyonla doğrulama
Mimarileri canlı müşteri tesislerinde devreye almadan önce AWS, tasarımı doğrulamak
için kendi devasa bilgi işlem altyapısını kullandı. AWS Kıdemli Uygulamalı
Bilim İnsanı Giacomo Bernardi ve Amazon Akademisyeni Dr. Ratul Mahajan (Washington
Üniversitesi Bilgisayar Bilimleri Profesörü) liderliğindeki ekip, Amazon Elastic
Compute Cloud (Amazon EC2) üzerinde toplam 530 bilgi işlem yılına denk gelen
kapsamlı yazılım simülasyonları gerçekleştirdi.
Simülasyonlar, rastgele graf modelini yüz binlerce eşzamanlı cihaz arızası senaryosuna
tabi tuttu. Ardından Dr. Comandur, ağın kararlılığını resmi olarak kanıtlayan
yeni matematiksel modeller geliştirdi ve mimarinin herhangi bir performans
kaybı yaşamadan on binlerce anahtara sorunsuz bir şekilde ölçeklenebileceğini
gösterdi.
Nihai konsept kanıtı, İrlanda'daki bir AWS üretim tesisinde elle inşa edildi ve
gerçek dünyadaki optik davranışın teorik modellerle birebir örtüştüğü doğrulandı.
Çevresel ve operasyonel etkiler
Çok katmanlı ağaç ağlarından düz rastgele graf topolojilerine geçiş, önemli operasyonel,
finansal ve çevresel avantajlar sağlıyor:
- Yüzde 33 Daha Hızlı Veri Aktarımı: Gerçek dünya trafik testleri, geleneksel hiyerarşik
bulut ağlarına kıyasla verilerin sunucular arasında yüzde 33'e varan oranda
daha hızlı taşındığını gösteriyor. Bu durum, üretken yapay zekâ eğitimi,
gerçek zamanlı analitik ve yüksek frekanslı veri tabanı operasyonları gibi yoğun
işlem gücü gerektiren iş yüklerini önemli ölçüde hızlandırıyor.
- Ağ Enerji Kullanımında Yüzde 40 Azalma: Gereksiz toplama ve çekirdek yönlendirici
katmanlarını ortadan kaldıran AWS, ağ ekipmanı elektrik tüketimini yüzde 40
azaltmayı öngörüyor. Tasarruf edilen enerji, müşteriler için doğrudan yüksek verimliliğe
sahip işlem kapasitesine yönlendiriliyor.
- Büyük Sürdürülebilirlik Kazanımları: Düşük elektrik kullanımı, AWS'in faaliyet
gösterdiği elektrik şebekelerindeki Kapsam 2 karbon emisyonlarını doğrudan keserek
Amazon'un 2040 yılına kadar tüm operasyonlarında net sıfır karbona ulaşma
taahhüdünü destekliyor.
- Daha Yüksek Güvenilirlik ve Dayanıklılık: Sunucular arasında daha az ağ cihazının
bulunması, fiziksel arıza noktalarının da belirgin şekilde azalması anlamına
geliyor. Bir yönlendirici veya fiber hat arızalanırsa hiyerarşik olmayan ağ,
trafiği otomatik ve anlık olarak yüzlerce alternatif yol üzerinden arızalı bölgenin
etrafından yönlendiriyor.
- Sorunsuz Donanım Uyumluluğu: Mimarinin tamamı, AWS'in mevcut yönlendirici, optik
modül, alıcı-verici ve fiber kablo envanteriyle doğrudan entegre olacak şekilde
tasarlandı. Bu sayede özel aktif silikon bileşenler gerektirmiyor ve sermaye
verimliliğini koruyor.
İlk olarak 2025'te İspanya ve Almanya'da hayata geçirilen yenilikçi ağ mimarisi,
2026 yılı boyunca AWS'in küresel veri merkezlerinin büyük çoğunluğunda kullanıma
sunulacak. Sıvı soğutma ve özel çip teknolojileri gibi sürdürülebilirlik odaklı
diğer altyapı yatırımlarını tamamlayan bu dönüşüm ve RNG: Flat Datacenter
Networks at Scale teknik raporunun detayları için https://arxiv.org/pdf/2604.15261
adresini ziyaret edebilirsiniz.
-iDeal Haber Merkezi-
- twitter.com/iDealDataHaber // www.idealdata.com.tr -
yüzde 40 azalma, veri aktarımlarında yüzde 33 hızlanma ve donanımda milyarlarca
dolar tasarruf sağlıyor.
Amazon Web Services (AWS), veri merkezi tasarımında rastgele graf teorisine (random
graph theory) dayalı düz bir ağ mimarisini hiper ölçekte hayata geçiren dünyadaki
ilk şirket oldu. RNG: Flat Datacenter Networks at Scale başlıklı teknik
raporda detaylandırılan bu yeni ağ topolojisi, geleneksel hiyerarşik ağaç yapılarını
ultra dayanıklı ve hiyerarşik olmayan bir tasarımla değiştiriyor. Sistem,
verileri üçte bir oranında daha hızlı taşıyor, ağ ekipmanı güç tüketimini yüzde
40 azaltıyor, milyarlarca dolarlık donanım yükünü ortadan kaldırıyor ve küresel
şebeke operasyonlarında karbon emisyonlarını önemli ölçüde düşürüyor.
Bu yenilik, araştırmacıların fiziksel veri merkezi ortamlarında rastgele graf teorisini
uygulamasını onlarca yıldır engelleyen fiziksel ve matematiksel engelleri
aşarak bulut altyapısı mühendisliğinde önemli bir sıçramayı temsil ediyor. AWS,
Avrupa'daki başarılı ilk kurulumların ardından bu düz ağ mimarisini 2026 boyunca
küresel veri merkezi ağının büyük çoğunluğuna yaygınlaştırma üzerinde çalışıyor.
Hiyerarşik engellerin aşılması
Küresel bulut bilişim sektörü, onlarca yıldır hiyerarşik ve ağaç tabanlı ağ topolojilerini
kullanmak zorundaydı. Bu geleneksel tasarımlarda binlerce sunucu uç
anahtarlara (edge switch) bağlanıyor, bunlar toplama anahtarlarına (aggregation
switch) gönderiliyor ve ardından veriler hedefine ulaştırılmak üzere hiyerarşide
tekrar aşağı gönderilmeden önce çekirdek anahtarlara (core switch) iletiliyordu.
Bu çok katmanlı organizasyon şeması yaklaşımı, mantıklı ve yönetilebilir
olmasına rağmen yoğun bulut iş yükleri söz konusu olduğunda veri geçitlerinde
tıkanıklığa, gecikmelere ve arıza noktalarına yol açıyordu.
Küresel bulut talebi arttıkça hiyerarşik modellerin sınırlarını fark eden AWS araştırmacıları,
yönlendiricilerin ara katmanlardan geçmeden doğrudan birbirine bağlanmasını
sağlayan düz bir ağ yapısı oluşturmak üzere yola çıktı. Teorik bilgisayar
bilimcileri, rastgele bağlantılardan oluşan düz ağların bant genişliği kullanımını
ve hata toleransını en üst düzeye çıkarabileceğini uzun süredir savunsa
da bu teoriyi fiziksel altyapıya uygulamak üç büyük zorluk sunuyordu:
1. Fiziksel Kablolama Karmaşıklığı: Milyonlarca fiber optik kabloyu elle rastgele
bağlamak, küresel tesislerde bakımı veya tekrarlanması imkânsız olan, yönetilemez
bir kablo yumağı oluşturacaktı.
2. Dinamik Veri Yönlendirme: Yol gösterecek sabit ve öngörülebilir bir hiyerarşi
olmadığında, standart yönlendirme protokolleri yapısız bir ağ üzerinde veri paketleri
için en uygun yolu belirleyemiyordu.
3. Matematiksel Doğrulama: Yüz milyonlarca dolar harcayıp ağı kurmadan önce, rastgele
bir ağ topolojisinin aşırı ve beklenmedik arıza koşulları altında kararlı
ve güvenilir kalacağını matematiksel olarak kanıtlamak gerekiyordu.
Amazon Akademisyenleri ve kıdemli uygulamalı bilim insanlarının liderliğindeki ortak
bir çalışmayla AWS bu üç zorluğu da çözen özel donanımlar, yeni yönlendirme
protokolleri ve matematiksel kanıtlar geliştirdi.
Temel teknolojik yenilikler: ShuffleBox ve Spraypoint
Rastgele graf teorisini mevcut optik kabloları, alıcı-vericileri veya yönlendirici
donanımlarını değiştirmeden ticari üretime geçirmek için AWS iki temel yenilik sundu:
1. ShuffleBox (Deterministik Fiber Karıştırma)
Fiziksel kablolama sorununu çözmek için AWS, fiber optik damarlarını dahili olarak
deterministik biçimde karıştıran ShuffleBox adında özel, tamamen pasif ve güç
kaynağı bulunmayan bir donanım kutusu tasarladı. Standart, fabrikada üretilen
ShuffleBox'lar yarı rastgele harici bağlantılarla eşleştirilerek AWS ağ teknisyenlerinin
devasa veri merkezlerinde rastgele bağlantıları hızlı, hatasız ve yüzde
100 tekrarlanabilir bir şekilde kurması sağlandı.
Dahili optik haritalama formülü, Amazon Akademisyeni ve California Üniversitesi,
Santa Cruz'da bilgisayar bilimleri profesörü olan Dr. Seshadhri Comandur'un küresel
standartlaştırma için gereken kesin sekiz haneli kablolama dizilimini türeten
matematiksel denklemi geliştirmesiyle çözüldü.
2. Spraypoint Yönlendirme Protokolü
Geleneksel ağ yönlendirmesi, yalnızca iki nokta arasındaki tek ve en kısa yolu bulmaya
dayanıyor. Bu da popüler rotalarda sık sık bant genişliği tıkanıklığına
neden oluyor. AWS, rastgele graf topolojilerinde dinamik olarak gezinmek amacıyla
Spraypoint adı verilen özel bir yönlendirme protokolünü oluşturdu.
Spraypoint ile kaynak yönlendirici ilk olarak gelen veri paketlerini birden fazla
komşu yönlendiriciye spreyleyerek trafiği aynı anda yüzlerce mevcut yola eşit
şekilde dağıtıyor. İkinci aşamada ise ara nokta yönlendiricileri verileri
doğrudan hedefine yönlendiriyor. Spraypoint, doğrudan yolların yanı sıra biraz
daha uzun ancak tıkalı olmayan rotaları da kullanarak trafik darboğazlarını ortadan
kaldırıyor ve toplam ağ veri akışını önemli ölçüde artırıyor.
Bulut ölçeğinde simülasyonla doğrulama
Mimarileri canlı müşteri tesislerinde devreye almadan önce AWS, tasarımı doğrulamak
için kendi devasa bilgi işlem altyapısını kullandı. AWS Kıdemli Uygulamalı
Bilim İnsanı Giacomo Bernardi ve Amazon Akademisyeni Dr. Ratul Mahajan (Washington
Üniversitesi Bilgisayar Bilimleri Profesörü) liderliğindeki ekip, Amazon Elastic
Compute Cloud (Amazon EC2) üzerinde toplam 530 bilgi işlem yılına denk gelen
kapsamlı yazılım simülasyonları gerçekleştirdi.
Simülasyonlar, rastgele graf modelini yüz binlerce eşzamanlı cihaz arızası senaryosuna
tabi tuttu. Ardından Dr. Comandur, ağın kararlılığını resmi olarak kanıtlayan
yeni matematiksel modeller geliştirdi ve mimarinin herhangi bir performans
kaybı yaşamadan on binlerce anahtara sorunsuz bir şekilde ölçeklenebileceğini
gösterdi.
Nihai konsept kanıtı, İrlanda'daki bir AWS üretim tesisinde elle inşa edildi ve
gerçek dünyadaki optik davranışın teorik modellerle birebir örtüştüğü doğrulandı.
Çevresel ve operasyonel etkiler
Çok katmanlı ağaç ağlarından düz rastgele graf topolojilerine geçiş, önemli operasyonel,
finansal ve çevresel avantajlar sağlıyor:
- Yüzde 33 Daha Hızlı Veri Aktarımı: Gerçek dünya trafik testleri, geleneksel hiyerarşik
bulut ağlarına kıyasla verilerin sunucular arasında yüzde 33'e varan oranda
daha hızlı taşındığını gösteriyor. Bu durum, üretken yapay zekâ eğitimi,
gerçek zamanlı analitik ve yüksek frekanslı veri tabanı operasyonları gibi yoğun
işlem gücü gerektiren iş yüklerini önemli ölçüde hızlandırıyor.
- Ağ Enerji Kullanımında Yüzde 40 Azalma: Gereksiz toplama ve çekirdek yönlendirici
katmanlarını ortadan kaldıran AWS, ağ ekipmanı elektrik tüketimini yüzde 40
azaltmayı öngörüyor. Tasarruf edilen enerji, müşteriler için doğrudan yüksek verimliliğe
sahip işlem kapasitesine yönlendiriliyor.
- Büyük Sürdürülebilirlik Kazanımları: Düşük elektrik kullanımı, AWS'in faaliyet
gösterdiği elektrik şebekelerindeki Kapsam 2 karbon emisyonlarını doğrudan keserek
Amazon'un 2040 yılına kadar tüm operasyonlarında net sıfır karbona ulaşma
taahhüdünü destekliyor.
- Daha Yüksek Güvenilirlik ve Dayanıklılık: Sunucular arasında daha az ağ cihazının
bulunması, fiziksel arıza noktalarının da belirgin şekilde azalması anlamına
geliyor. Bir yönlendirici veya fiber hat arızalanırsa hiyerarşik olmayan ağ,
trafiği otomatik ve anlık olarak yüzlerce alternatif yol üzerinden arızalı bölgenin
etrafından yönlendiriyor.
- Sorunsuz Donanım Uyumluluğu: Mimarinin tamamı, AWS'in mevcut yönlendirici, optik
modül, alıcı-verici ve fiber kablo envanteriyle doğrudan entegre olacak şekilde
tasarlandı. Bu sayede özel aktif silikon bileşenler gerektirmiyor ve sermaye
verimliliğini koruyor.
İlk olarak 2025'te İspanya ve Almanya'da hayata geçirilen yenilikçi ağ mimarisi,
2026 yılı boyunca AWS'in küresel veri merkezlerinin büyük çoğunluğunda kullanıma
sunulacak. Sıvı soğutma ve özel çip teknolojileri gibi sürdürülebilirlik odaklı
diğer altyapı yatırımlarını tamamlayan bu dönüşüm ve RNG: Flat Datacenter
Networks at Scale teknik raporunun detayları için https://arxiv.org/pdf/2604.15261
adresini ziyaret edebilirsiniz.
-iDeal Haber Merkezi-
- twitter.com/iDealDataHaber // www.idealdata.com.tr -