Con el tiempo, la industria tecnológica ha desarrollado e implementado variaciones de la arquitectura de árbol gordo. Sin embargo, el diseño tiene margen de mejora. Si bien suele ser fiable, también es rígido, ineficiente y requiere un cableado complejo. Es decir, cables físicos reales.
Si alguna vez has estado en un centro de datos o en la sala de servidores de un edificio de oficinas, seguramente has visto marañas de cables de colores que sobresalen de los bastidores metálicos. Rehder afirma que el cableado es uno de los mayores costos en las redes, y los centros de datos globales de Amazon están conectados actualmente con 20 millones de kilómetros de cables de fibra óptica. Esa es aproximadamente la distancia que habría que recorrer para viajar de la Tierra a la Luna y volver 25 veces.
En 2012, cuando la demanda de servicios de computación en la nube se disparaba, un grupo de investigadores de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, entre ellos Godfrey, presentó un concepto conocido como Jellyfish. Los diseños de red fijos que se utilizaban en ese momento tenían dificultades para satisfacer la creciente demanda, por lo que los investigadores propusieron una «interconexión de red de alta capacidad que, al adoptar una topología de grafo aleatorio, se adapta naturalmente a la expansión incremental». Creían que este enfoque aleatorio podría ser más eficiente y escalable que las redes construidas con la arquitectura de árbol gordo.
«Le pusimos el nombre de Jellyfish porque es flexible como una medusa. Puedes conectar los enrutadores y conmutadores de forma aleatoria y se convierte en un conjunto flexible de capacidad de red, lo cual es muy eficiente», argumenta Godfrey.
Sin embargo, Jellyfish también introdujo nuevos desafíos en el diseño, el enrutamiento de datos y el cableado. «El enrutamiento en grafos aleatorios es más complejo, porque existen muchas más rutas, y más diversas, que los datos pueden seguir desde su origen hasta su destino. El cableado es más difícil porque los extremos de los cables se eligen aleatoriamente», explica Godfrey.
Un par de años después, Google empezó a experimentar con otra solución: integró la conmutación de circuitos ópticos (OCS) en el diseño de sus redes. Este método utiliza pequeños espejos para reflejar la luz desde un puerto de entrada a uno de salida, lo que permite a Google reconfigurar el cableado óptico en tiempo real. Sin embargo, esto también implica cierta complejidad técnica y un costo mayor.
Amazon
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Cambiar los planes por un enfoque aleatorio
«Por su parte, Amazon buscaba el ‘santo grial'», sugiere Giacomo Bernardi, uno de los autores principales del nuevo artículo, junto con Ratul Mahajan y Seshadhri Comandur, becarios de Amazon. En un mundo ideal, una red de datos sería plana y eficiente, resistente a los fallos de hardware, lo bastante aleatoria para maximizar el rendimiento y lo bastante escalable para crecer sin volverse difícil de manejar. También se basaría en un cableado más sencillo y racionalizado, en lugar de sistemas de fibra óptica cada vez más complejos.
Cuando él y sus colegas comenzaron a intentar construir una red de este tipo, Bernardi afirma que ya estaba obsesionado con el teselado de Penrose, un tipo de teselado aperiódico que recibe su nombre del físico británico Roger Penrose. Otros investigadores se han inspirado tanto en los teselados de Penrose que han intentado traducir los patrones a código de corrección de errores en computadoras cuánticas. Bernardi se preguntó si Amazon podría usar una construcción similar y crear una «malla» plana siguiendo un patrón repetitivo. Él y su equipo intentaron crear una simulación de cómo se vería.
