Google optimiza su arquitectura de red usando espejos

Después de una década de existencia, Google ha decidido hacer un balance de su arquitectura de red dentro de sus centros de datos, llamados Júpiter. En un documento, el equipo a cargo del proyecto da en el preámbulo los diversos beneficios de la red que subyace en varios de sus servicios (Búsqueda, YouTube, Gmail, G-cloud, etc.). “Permitió multiplicar por 5 la velocidad y la capacidad, reducir el gasto de inversión (capex) en un 30% y reducir el consumo de energía en un 41%.

Parte de estas mejoras provienen de los interruptores de circuitos ópticos (OCS) que utilizan espejos montados en sistemas microelectromecánicos (Mems for Micro-ElectroMechanical Systems). Están allí para hacer coincidir dinámicamente un puerto de entrada de fibra óptica con un puerto de salida según la SDN (red definida por software) de la empresa. Concretamente, dentro de los conmutadores de Google, una señal llega a una "red de colimador de fibra" (un colimador es un componente para acoplar la luz dentro y fuera de la fibra óptica) que incluye 136 puertos de entrada/salida. Cuando la señal sale de estas fibras, rebota en un divisor antes de llegar a un dispositivo MEMS equipado con 136 microespejos. La luz viaja en dos dimensiones y refleja la señal de regreso a una de las 136 fibras en la matriz del colimador de salida.

Una red adaptable

Para Google, el uso de esta tecnología era necesario para que su red pudiera admitir elementos de red heterogéneos en un modelo de pago a medida que crece, agregando componentes solo cuando sea necesario y de forma incremental. Como explica el documento, debe “permitir la adición gradual de capacidades de red, incluso si se trata de una tecnología diferente a la desplegada anteriormente, para proporcionar un aumento proporcional en la capacidad y la interoperabilidad nativa para la 'flota completa de equipos'.

Esta adaptabilidad sigue siendo un desafío para la firma estadounidense, porque la arquitectura de red debe implementarse a la escala de un edificio completo. “Además, los servidores y soluciones de almacenamiento instalados en el edificio están en constante evolución, pasando de 40 Gbit/seg a 100 Gbit/seg a 200 Gbit/seg y hoy a 400 Gbit/seg de interconexiones de red nativas. Por lo tanto, la red del centro de datos debe evolucionar dinámicamente para seguir el ritmo de los nuevos elementos que se conectan a ella”, dice el informe. La firma también ha optimizado la longitud de los caminos, “el 60% del tráfico toma un camino directo desde el origen hasta el destino de los bloques de agregación, mientras que el resto pasa por un bloque adicional”.

Optimizaciones aún en progreso

Estas mejoras tienen un impacto directo en los servicios de Google. "Servir resultados de búsqueda web en tiempo real, por ejemplo, puede requerir garantías de latencia y asignación de ancho de banda en tiempo real, mientras que un trabajo de rastreo por lotes que dura varias horas puede tener requisitos de capacidad más flexibles por períodos cortos. Bajo estas condiciones, la red del centro de datos debe asigne el ancho de banda y la ruta a los servicios en función de los patrones de comunicación en tiempo real y la optimización de la red basada en aplicaciones.

Si los avances son importantes, aún le queda trabajo a la californiana para mejorar su topología de red. Los ejemplos incluyen la optimización conjunta de las demandas de carga de trabajo con tráfico de red e ingeniería de topología para lograr un rendimiento predecible de extremo a extremo. Esto es útil para entrenar modelos de aprendizaje automático con uso intensivo de ancho de banda. Google también está trabajando en la adaptación de sus tecnologías al campus ya la red entre centros de datos.