AWS aposta na teoria dos grafos para tornar data centers mais eficientes e resilientes

A matemática dos grafos aleatórios, estudada há décadas no meio acadêmico, está ganhando espaço na infraestrutura da nuvem. A Amazon Web Services (AWS) anunciou uma nova arquitetura de rede para data centers baseada em grafos quase aleatórios, chamada RNG (Resilient Network Graphs). A arquitetura promete aumentar a eficiência operacional, reduzir custos e ampliar a resiliência das operações em larga escala.

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O modelo RNG substitui parte das tradicionais arquiteturas hierárquicas conhecidas como “fat-tree”, amplamente utilizadas em data centers desde os anos 1980. Nesse formato convencional, o tráfego de dados percorre camadas de switches e roteadores, o que pode gerar gargalos e aumentar a complexidade da infraestrutura. A proposta da AWS é adotar uma topologia mais plana e flexível, capaz de criar múltiplos caminhos para o tráfego de dados e reduzir pontos únicos de falha.

Segundo a empresa, a nova arquitetura já está sendo implementada em data centers da companhia desde 2024 e se tornou o padrão para a maioria das novas instalações da AWS. Os resultados divulgados indicam redução de até 69% na quantidade de roteadores e switches utilizados, aumento de 33% na capacidade de transmissão de dados e queda de 40% no consumo de energia dos equipamentos de rede. Os custos operacionais também podem ser reduzidos em até 27%.

Para viabilizar a adoção prática dos grafos aleatórios em escala, a AWS desenvolveu duas tecnologias próprias. A primeira é o Spraypoint, protocolo de roteamento distribuído capaz de explorar múltiplos caminhos simultaneamente dentro da rede. A segunda é o ShuffleBox, um dispositivo óptico passivo que reorganiza internamente as conexões de fibra óptica, simplificando o cabeamento e eliminando um dos principais obstáculos para a implementação desse tipo de arquitetura.

A iniciativa tem origem em pesquisas acadêmicas sobre redes aleatórias, como o projeto Jellyfish, apresentado em 2011, que demonstrava vantagens de desempenho e escalabilidade em relação às arquiteturas tradicionais. No entanto, desafios relacionados ao roteamento e ao gerenciamento físico dos cabos impediram sua adoção comercial em larga escala até agora.

Além dos ganhos operacionais, a AWS destaca que a arquitetura RNG aumenta a resiliência das redes. Em vez de depender de poucos caminhos estruturados, a rede distribui o tráfego por diversos percursos alternativos, reduzindo impactos causados por falhas de equipamentos ou interrupções locais. A empresa afirma que a perda de 1% dos roteadores resulta em redução proporcional da capacidade, evitando falhas sistêmicas mais severas.

O avanço ocorre em um momento em que o crescimento das cargas de trabalho em nuvem, inteligência artificial e processamento de grandes volumes de dados pressiona operadores globais a buscar arquiteturas mais eficientes, sustentáveis e escaláveis para seus data centers.

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