AWS, 팻트리 데이터센터 네트워크를 준무작위 그래프로 교체하고 실제 배포까지 완료

1980년대 중반 이래로 데이터센터 네트워크는 '팻트리' 계층 구조로 구축되어 왔다. 데이터는 적층된 스위치 계층을 오르내리며 이동하고, 케이블링은 가장 큰 비용 중 하나다 — 아마존의 데이터센터만 해도 2천만 킬로미터의 광섬유로 연결되어 있다. 2012년 'Jellyfish' 제안과 같은 무작위 그래프 토폴로지는 유연한 용량 풀을 약속했지만, 라우팅이 더 어렵고 케이블 끝점이 무작위로 선택되기 때문에 확장에 실패했다.

2023년부터 Amazon Scholars인 Ratul Mahajan과 Seshadhri Comandur를 포함한 AWS 팀은 '성배'를 찾아 나섰다. 즉, 평탄하고 효율적이며 장애에 강하고 케이블이 적게 드는 구조다. 제1저자 Giacomo Bernardi는 먼저 펜로즈 타일링 — 반복되는 비주기적 패턴 — 을 시도했지만 시뮬레이션된 네트워크는 신뢰할 수 없었다. 구조화된 부분을 무작위성으로 대체했을 때에야 결과가 개선되었다. 그는 WIRED에 "우리는 혼돈을 받아들이고 준무작위 접근법을 채택했다"고 말했다.

걸림돌 — 누가 무작위 그래프를 케이블로 연결하는가? — 는 ShuffleBox로 해결되었다. 아마존이 자체 제작한 광학 장치로, 라우터 간 연결을 내부에서 뒤섞어 혼란스러운 팻트리 케이블 얽힘을 깔끔한 물결로 바꾼다. AWS는 2024년 더블린 데이터센터에 RNG를 처음 배포한 뒤 독일과 스페인에 적용했으며, 현재 새로 건설되는 대부분의 데이터센터에 적용된다고 밝혔다. 부사장 Matt Rehder는 라우터와 스위치 69% 감소, 처리량 33% 향상, 네트워크 전력 40% 절감, 운영 비용 27% 절감을 주장한다.

Jellyfish 공동 저자이자 이 작업에 참여하지 않은 UIUC 교수 Brighten Godfrey는 무작위 네트워크 그래프의 실제 사용을 '놀랍다'고 평가한다. 특히 AWS는 RNG를 AI 훈련 클러스터용으로 제시하지 않고 있다 — 조정된 훈련 트래픽은 무작위 그래프에 근접하지 않기 때문이다. 이는 일상적인 클라우드 아키텍처에 관한 것이다. 이 설계는 2026년 4월 논문 'RNG: Flat Datacenter Networks at Scale'에 상세히 기술되어 있다.

팻트리 계층 구조를 준무작위 그래프 — 평탄한 경로 풀 — 로 교체하고, 이전 시도들을 좌절시킨 무작위 케이블링을 길들이기 위한 ShuffleBox 장치를 구축했다.

성능 수치는 AWS의 주장이지만, 배포는 검증 가능하다. 2024년 더블린을 시작으로 독일과 스페인, 현재는 신규 구축의 기본값이다.

원래 무작위 그래프 연구의 독립 전문가는 실제 운영 사용을 '놀랍다'고 평가한다.

ShuffleBox는 실패 지점을 하드웨어 문제로 재정의하며, 이것이 2012년의 아이디어가 마침내 확장된 이유다.

수치들은 업계의 실제 비용 중심 — 스위치, 광섬유, 그리고 그것들이 소비하는 전력 — 을 겨냥한다.

이 아이디어는 운영상의 혼란을 흡수할 하드웨어를 14년(Jellyfish, 2012) 동안 기다렸다. 영리한 아키텍처가 실제로 실패할 때는 인간이 유지할 수 없는 부분을 자동화하라.

2026년 5월 기준으로 RNG는 아일랜드, 독일, 스페인의 AWS 데이터센터에서 운영 중이며 대부분의 신규 데이터센터에 설치되고 있다. 팀은 2026년 4월에 설계를 발표했으며 다른 누구도 이를 대규모로 수행하지 않았다고 밝혔다. AWS는 아직 RNG를 AI 훈련 클러스터용으로 제시하지 않고 있다.