Egy dán kutatók által kifejlesztett elegáns új algoritmus jelentősen csökkentheti a világ számítógépes szervereinek erőforrás-fogyasztását. A számítógépes szerverek legalább annyira megterhelik az éghajlatot, mint a teljes globális légiforgalom, így az informatika környezetbarátabbá való átalakítása sürgős feladat. A Koppenhágai Egyetem kutatói arra számítanak, hogy a nagy IT-cégek azonnal bevetik az algoritmust.
Az elszabadult internethasználat egyik árnyoldala a számítógépes szerverek által elfogyasztott hatalmas mennyiségű villamos energia, ami negatív hatást gyakorol az éghajlatra. Az adatközpontok jelenlegi CO2-kibocsátása akkora, mint a globális légi közlekedésé, és ez az érték várhatóan megduplázódik néhány éven belül.
Mikkel Thorup professzor és kutatócsoport egy algoritmus kidolgozásával, amely a számítógépes szerverek munkafolyamatainak racionalizálására szolgáltatott úttörő receptet, megoldotta e probléma egy részét. Munkájukkal energiát és erőforrásokat takarítottak meg. A technológiai óriások, köztük a Vimeo és a Google lelkesen implementálták az algoritmust a rendszereikbe, a Vimeo online videoplatform pedig arról számolt be, hogy az algoritmus nyolcadára csökkentette a sávszélesség-felhasználást.
Most Thorup és két UCPH-kutatótársa tökéletesítette az amúgy is okos algoritmust, így a számítógépes rendszerek egyik alapvető problémáját - jelesül, hogy egyes szerverek túlterheltté válnak, miközben más szervereken még van kapacitás - a jelenleginél sokszor gyorsabban lehet kezelni.
"Találtunk egy olyan algoritmust, amely egyszer s mindenkorra megszünteti a túlterhelt szerverek egyik fő okát. Az eredeti algoritmusunk hatalmas előrelépés volt az iparág eddigi gyakorlatához képest, de ez a változat sokszorosan jobb, és a lehető legnagyobb mértékben csökkenti az erőforrás-felhasználást. Ráadásul mindenki számára ingyenesen használható" - mondta a Koppenhágai Egyetem Számítástechnikai Tanszékén dolgozó Thorup professzor, aki az algoritmust két közvetlen munkatársával, Anders Aamand és Jakob Bæk Tejs Knudsen kutatókkal fejlesztette ki.
Az algoritmus azzal a problémával foglalkozik, hogy a szerverek túlterhelődnek, mivel több kérést kapnak a kliensektől, mint amennyit kezelni tudnak. Ez akkor fordul elő, amikor például a felhasználók egy bizonyos Vimeo videót vagy Netflix-filmet szeretnének megnézni. Ennek eredményeképpen a rendszereknek gyakran többször is át kell helyezniük az klienseket, hogy kiegyensúlyozott elosztást érjenek el a szerverek között.
Ehhez az balanszírozáshoz rendkívül nehéz matematikai számítások szükségesek, mivel a rendszerben akár egymilliárd szerver is részt vehet. Ráadásul a rendszer folyamatosan változik, mivel új kliensek és szerverek csatlakoznak és távoznak. Ez torlódásokhoz és szerverösszeomlásokhoz, valamint erőforrás-fogyasztáshoz vezet, ami hatással van az éghajlati változásokra.
Az amerikai Cisco informatikai cég szerint az internetforgalom 2017 és 2022 között várhatóan megháromszorozódik. Jövőre az online videók teszik majd ki a teljes internetes forgalom 82 százalékát. "Az internetforgalom robbanásszerű növekedésével a probléma tovább fog nőni. Ezért olyan skálázható megoldásra van szükségünk, amely nem függ az érintett szerverek számától. A mi algoritmusunk pontosan ilyen megoldást kínál" - magyarázta Thorup.
Az új algoritmus gondoskodik róla, hogy a kliensek a lehető legegyenletesebben oszoljanak el a szerverek között, a lehető legkevesebbet mozogva, és a tartalmakat a lehető leghelyesebben kérjék le.
Ahhoz például, hogy az ügyfelek szerverek közötti elosztása kiegyensúlyozott legyen, és egyetlen szerver se legyen 10 százaléknál nagyobb mértékben terhelt, mint a többi, a régi algoritmus egy frissítést úgy tudott kezelni, hogy egy ügyfelet százszor mozgatott. Az új algoritmus ezt 10 mozgatásra csökkenti, még akkor is, ha a rendszerben több milliárd ügyfél és kiszolgáló van. Matematikailag kifejezve: ha az egyensúlyt 1+1/X tényezőn belül kell tartani, akkor a mozgások számának X2-ről X-re történő javulása általában nem javítható.
Mivel Thorup professzor eredeti algoritmusát már számos nagy informatikai cég alkalmazza, úgy véli, hogy az ipar azonnal átveszi az újat, sőt lehet, hogy már most is használják.
