Explorando la consistencia para el intercambio de redes

Los investigadores han encontrado una manera de aumentar la capacidad de respuesta de la red mediante el uso de una relación algebraica entre la coherencia, la disponibilidad y la latencia de la red.

Imagina que quieres retirar dinero en efectivo de un cajero automático. Espera que muestre el saldo de su cuenta correctamente y procese su solicitud rápidamente. Sin embargo, los retrasos en la red dificultan que el sistema cumpla con estas dos expectativas simples al mismo tiempo. Cuando un sistema de cajero automático intenta lograr una alta "consistencia", es decir, mostrar el último saldo de la cuenta al verificar una base de datos remota, puede hacerlo esperar o incluso evitar que acceda a sus cuentas durante las horas punta.

Para ayudar a los diseñadores de sistemas a hacer estas concesiones, un grupo de investigadores de la Universidad de California, Berkeley y la Universidad Técnica de Dresden descubrió una relación algebraica simple entre consistencia, disponibilidad y latencia de red.

Los investigadores llaman a esta relación algebraica teorema de consistencia-disponibilidad-pseudo-latencia; cuantifica la consistencia, la disponibilidad y la latencia aparente como intervalos de tiempo. El teorema de CAL se basa en el conocido teorema de partición de la red de consistencia y disponibilidad de Eric Brewer. El teorema CAL permite a los diseñadores de sistemas adaptar sus decisiones según la situación, un método que permite un "diseño riguroso con suposiciones claramente establecidas".

Usando el teorema CAL y el lenguaje de coordinación Lingua Franca, una poderosa herramienta que permite a los programadores especificar cómo deben interactuar los diferentes nodos entre sí, los diseñadores de sistemas pueden modelar redes complejas y usar los resultados para personalizar los sistemas distribuidos para lograr confiabilidad y eficiencia.

Los investigadores demostraron la eficacia de su enfoque utilizando una red de cajeros automáticos simple para rastrear saldos y procesar transacciones. Usaron el teorema CAL para modelar una red de cajeros automáticos y derivar los límites de la latencia de la red en función de los requisitos mínimos de coherencia y disponibilidad especificados mediante el lenguaje de coordinación LF.
Dentro de estos límites, pudieron optimizar el diseño de la red al tomar decisiones sobre la ubicación del software y las compensaciones entre consistencia y disponibilidad. En el mundo real, dicha optimización puede ser necesaria para alcanzar los objetivos comerciales.

Referencia: Edward A. Lee et al, Compensación de consistencia y disponibilidad en sistemas distribuidos heterogéneos escalonados, Computación inteligente (2023). DOI: 10.34133/icomputación.0013