Grupo 5 - Optimización de la distribución de servidores globales considerando latencia y costos asociados

Grupo 5 - Optimización de la distribución de servidores globales considerando latencia y costos asociados

de Franco Laborda Silva -
Número de respuestas: 2

Introducción:

La distribución eficiente de servidores a nivel global representa un desafío importante para la infraestructura de redes y servicios en línea. Esta abstracción de la realidad que presentaremos más adelante, abordará el problema de optimizar la ubicación de servidores en función de dos factores que creemos fundamentales, la latencia experimentada por los usuarios de los servidores y los costos asociados a la construcción y el mantenimiento de dichos servidores. Nuestro objetivo será diseñar una estrategia que minimice la latencia percibida por los usuarios, al mismo tiempo que se mantienen los costos tanto de mantenimiento cómo de infraestructura de servidores en niveles razonables. Para lo anteriormente mencionado, propondremos un enfoque que pueda combinar técnicas de análisis de datos geográficos, optimización de costos, y modelos para la toma de decisiones, que nos ayudarán a obtener una aproximación fundamentada al problema.


Motivación:

El aumento continuo de los servicios en línea y la creciente demanda de una experiencia de usuario fluida han destacado la importancia de la ubicación estratégica de servidores a nivel global. La latencia, la cual definimos como el tiempo de retraso entre la solicitud de un usuario y la respuesta del servidor, es un factor crítico que influye en la buena experiencia del usuario. Sin embargo, la construcción y el mantenimiento de infraestructuras de servidores comprenden costos importantes a las empresas. Por lo tanto, surge un conflicto entre la necesidad de minimizar la latencia y la necesidad de controlar los costos asociados, por lo que se debe buscar obtener un balance.


Problema:

El problema central abordado en este estudio es el de cómo distribuir eficientemente los servidores globales para minimizar la latencia percibida por los usuarios, teniendo en cuenta los costos de construcción y mantenimiento de dichos servidores. Dada la naturaleza de este problema, que involucra múltiples objetivos y restricciones, podríamos considerar que existen múltiples partes del problema que pueden ser estudiadas independientemente, y luego pasar a un modelado mayor del problema más abstracto en su conjunto. Se deben tomar decisiones sobre la cantidad y la ubicación de los servidores en un conjunto potencialmente grande de ubicaciones candidatas, teniendo en cuenta la latencia y costos.


Metodología Propuesta:


Consideramos que el problema propuesto puede ser enfocado de múltiples formas, realizando más énfasis en ciertas variables de decisión que en otras. 

Por ejemplo en nuestro modelo estamos obviando en la abstracción del problema ciertos factores, cómo lo son el performance no uniforme del servidor, tanto en tema de capacidad cómo de cómputo, o el simplificar el problema asumiendo que los usuarios se encuentran en lugares fijos o aproximados a estos.

Por otra parte se podría realizar más énfasis en un modelo sobre la latencia, quedando definido mediante múltiples variables, cómo la distancia geográfica al mismo, la congestión de la red en diversas localidades, y fluctuación en la demanda de los servidores, ó así cómo en un estudio sobre cobertura total de un servidor, para obtener una mejor aproximación a la cantidad esperada de servidores a nivel global.

Otro aspecto importante es el de un estudio sobre los costos de creación y mantenimiento de infraestructura a nivel global dependiente de las diversas localidades, y de la fluctuación de los precios en el tiempo.

Consideramos que un buen modelado de la realidad y una implementación del mismo serían de gran ayuda para realizar un análisis adecuado sobre los resultados, y lograr acercarnos a una respuesta fundamentada al problema.


En respuesta a Franco Laborda Silva

Re: Grupo 5 - Optimización de la distribución de servidores globales considerando latencia y costos asociados

de Mathías Rodríguez Castro -
Buenas, de parte del Grupo 1, consideramos que la propuesta es muy interesante, ya que hoy en día la disminución de la latencia en la red es una demanda en muchas áreas de la red. Por mencionar una de ellas: la competición en deportes electrónicos, que ha tomado relevancia en varios países del mundo, tales como China, con un volumen de mercado previsto de 445.200.000 dólares en 2023 (dato extraído de MarketSplash). Las competiciones se encuentran ante el desafío de las variaciones en los tiempos de respuesta de los distintos países, lo que favorece a aquellos que se encuentran más cercanos a los servidores, ya que una menor latencia los beneficia. Incluso este fenómeno conlleva a que los participantes deban desplazarse hacia sitios cercanos al servidor para disminuir este factor y estar en igualdad de condiciones.

Por otra parte, notamos que el objetivo es minimizar la latencia percibida por los usuarios y se centraron en la optimización de la distribución de los servidores globales. También sería interesante que consideren identificar aquellos puntos de la red en los que se genera mayor congestionamiento para reducir los tiempos de espera, ya que una elaboración en conjunto de una distribución óptima de servidores globales podría verse afectada aún por los enlaces cuello de botella o routers intermedios que sean muy accesados. Sin embargo, somos conscientes de que estas consideraciones añaden una capa adicional de complejidad al problema, que no siempre es deseable, pero lo mencionamos con el cometido de proporcionar otra arista en el problema de disminuir la latencia y que puede ser complementario a la solución que ustedes proponen.

Saludos, Grupo 1.
En respuesta a Mathías Rodríguez Castro

Re: Grupo 5 - Optimización de la distribución de servidores globales considerando latencia y costos asociados

de Omar Viera -
Comparto la opinión del Grupo sobre el planteo. Pero vamos por partes...
El problema tiene como objetovo minimizar la latencia dados los costos. Para esto se busca donde localizar geograficamente los servidores en función de la demanda.
Si esta interprectación es correcta, estamos ante un probllema de Localización (donde ubicarlos dado una demanda georeferenciada) o uno de Localización/Asignación (localizo y asgino clientes a cada servidor localizado).
Ambos problemas son NP duros (el esfuerzo computacional asociado a las técnicas de solución crece exponencialmente con el tamaño del problerma).
Por eso se justifica el uso de heuristicas (métodos basados en modelos matemáticos sencillos, experiencia, conocimiento etc) que dan resultados buenos comparados con soluciones "manuales" en tiempo computacional aceptable. O el uso de metaheuristicas (heuristicas de heuristicas). Esta son algo mas lentas computacionalmente.
Ejemplo son por ejemplo k-menas, klarans y otros algoritmos de agrupamientyo y despues ubicar los sevidores en el centro de masas. Hay una lista interminable de algoritmos apropiados que incluso incluyen distintas densidades de puntos.
Finalmente, otra alternativa es minimizar la latencia y el costo. Aca se usarian algorimots bi-level. Sobre esto hay mucvha literatura disponible.
Saludos,
/Omar.