بمرور الوقت، طورت صناعة التكنولوجيا ونشرت أشكالًا مختلفة من بنية الشجرة الدهنية. لكن التصميم لديه مجال للتحسين. إنها موثوقة بشكل عام، ولكنها أيضًا صلبة وغير فعالة وتتطلب كابلات معقدة. كما هو الحال في الكابلات المادية الفعلية.
إذا كنت في مركز بيانات أو غرفة خادم في أحد المكاتب، فمن المحتمل أنك شاهدت أعشاشًا من الكابلات الملونة تتسرب من الرفوف المعدنية. يقول ريهدر إن توصيل الكابلات هو أحد أكبر التكاليف في مجال الشبكات، وترتبط مراكز البيانات العالمية التابعة لشركة أمازون حاليًا بـ 20 مليون كيلومتر من كابلات الألياف الضوئية. وهذه هي تقريبًا المسافة التي يستغرقها السفر من الأرض إلى القمر والعودة 25 مرة.
في عام 2012، مع تزايد الطلب على خدمات الحوسبة السحابية، قدمت مجموعة من الباحثين في جامعة إلينوي أوربانا شامبين، بما في ذلك جودفري، مفهومًا يعرف باسم قنديل البحر. كانت تصميمات الشبكات الثابتة المستخدمة في ذلك الوقت تكافح من أجل تلبية الطلب المتزايد، لذلك اقترح الباحثون “شبكة ربط بينية عالية السعة والتي، من خلال اعتماد طوبولوجيا الرسم البياني العشوائي، تؤدي بشكل طبيعي إلى التوسع التدريجي”. لقد اعتقدوا أن هذا النهج العشوائي يمكن أن يكون أكثر كفاءة وقابلية للتوسع من الشبكات المبنية باستخدام بنية الشجرة الدهنية.
يقول جودفري: “لقد أطلقنا عليه اسم قنديل البحر لأنه سائل”. “يمكنك توصيل أجهزة التوجيه والمحولات بشكل عشوائي ويصبح هذا التجمع المرن لسعة الشبكة، وهو فعال للغاية.”
ومع ذلك، قدمت شركة Jellyfish أيضًا تحديات جديدة في التخطيط وتوجيه البيانات والكابلات. يقول جودفري إن التوجيه في الرسوم البيانية العشوائية أكثر صعوبة، لأن هناك العديد من المسارات المتنوعة التي يمكن أن تتخذها البيانات من مصدرها إلى وجهتها. يعد توصيل الكابلات أكثر صعوبة لأنه يتم اختيار نقاط النهاية للكابلات بشكل عشوائي.
وبعد مرور عامين، بدأت Google في التعامل مع حل آخر: فقد بدأت في دمج تحويل الدوائر الضوئية، أو OCS، في تصميمات شبكتها. يستخدم هذا الأسلوب مرايا صغيرة لتعكس الضوء من منفذ الإدخال إلى منفذ الإخراج، مما يتيح لشركة Google إعادة تشكيل الكابلات الضوئية في الوقت الفعلي. ولكن، مرة أخرى: يضيف هذا قدرًا معينًا من التعقيد الهندسي، فضلاً عن التكلفة.
عشوائي جدا
وفي الوقت نفسه، كانت أمازون تبحث عن “الكأس المقدسة”، كما يقول جياكومو بيرناردي، وهو أحد المؤلفين الرئيسيين في الورقة الجديدة، إلى جانب الباحثين في أمازون راتول ماهاجان وسيشادري كوماندور. في عالم مثالي، ستكون شبكة البيانات مسطحة وفعالة، ومرنة في مواجهة أعطال الأجهزة، وعشوائية بما يكفي لتحقيق أقصى قدر من الأداء، وقابلة للتطوير بما يكفي للنمو دون أن تصبح غير عملية. وسوف تعتمد أيضًا على كابلات أبسط وأكثر انسيابية بدلاً من أنظمة الألياف الضوئية المعقدة بشكل متزايد.
عندما بدأ هو وزملاؤه في محاولة بناء مثل هذه الشبكة، يقول برناردي إنه أصبح مهووسًا بالفعل بتبليط بنروز، وهو نوع من التبليط غير الدوري الذي سمي على اسم الفيزيائي البريطاني روجر بنروز. (استلهم باحثون آخرون أفكار بنروز لدرجة أنهم حاولوا ترجمة الأنماط إلى كود لتصحيح الأخطاء في أجهزة الكمبيوتر الكمومية). وتساءل برناردي عما إذا كان بإمكان أمازون استخدام بناء مماثل وإنشاء “شبكة” مسطحة باتباع نمط متكرر. لقد حاول هو وفريقه بناء محاكاة لما قد يبدو عليه الأمر.
