Un nuevo y elegante algoritmo desarrollado por investigadores daneses puede reducir significativamente el consumo de recursos de los servidores informáticos del mundo. Los servidores informáticos son tan exigentes para el clima como el tráfico aéreo mundial combinado, por lo que la transición ecológica en TI es un asunto urgente. Los investigadores, de la Universidad de Copenhague, esperan que las principales empresas de TI implementen el algoritmo de inmediato.
Una de las contrapartidas de nuestro uso descontrolado de Internet es su impacto en el clima debido a la enorme cantidad de electricidad consumida por los servidores informáticos. Las emisiones actuales de CO2 de los centros de datos son tan altas como las del tráfico aéreo global combinado, y se espera que las emisiones se dupliquen en unos pocos años.
Solo han pasado unos pocos años desde que el profesor Mikkel Thorup formaba parte de un grupo de investigadores detrás de un algoritmo que abordó parte de este problema mediante la producción de una receta innovadora para agilizar los flujos de trabajo de los servidores informáticos. Su trabajo ahorró energía y recursos. Los gigantes tecnológicos, incluidos Vimeo y Google, implementaron con entusiasmo el algoritmo en sus sistemas, y la plataforma de video en línea Vimeo informó que el algoritmo había reducido su uso de ancho de banda en un factor de ocho. Ahora, Thorup y dos compañeros investigadores de la UCPH han perfeccionado el ya inteligente algoritmo, lo que hace posible abordar un problema fundamental en los sistemas informáticos: el hecho de que algunos servidores se sobrecargan mientras que a otros les queda capacidad, muchas veces más rápido que en la actualidad.
“Hemos encontrado un algoritmo que elimina una de las principales causas de los servidores sobrecargados de una vez por todas. Nuestro algoritmo inicial fue una gran mejora con respecto a la forma en que la industria había estado haciendo las cosas, pero esta versión es muchas veces mejor y reduce el uso de recursos en la mayor medida posible. Además, es de uso gratuito para todos”, dice el profesor Thorup del Departamento de Ciencias de la Computación de la Universidad de Copenhague, quien desarrolló el algoritmo junto con los colegas del departamento Anders Aamand y Jakob Bæk Tejs Knudsen.
Aumento del tráfico de Internet
El algoritmo aborda el problema de que los servidores se sobrecarguen a medida que reciben más solicitudes de los clientes de las que tienen la capacidad de manejar. Esto sucede cuando los usuarios se apiñan para ver un determinado video de Vimeo o una película de Netflix. Como resultado, los sistemas a menudo necesitan cambiar a los clientes muchas veces para lograr una distribución equilibrada entre los servidores.
El cálculo matemático necesario para lograr este acto de equilibrio es extraordinariamente difícil, ya que en el sistema pueden intervenir hasta mil millones de servidores. Y es siempre volátil a medida que nuevos clientes y servidores se unen y se van. Esto provoca congestión y averías del servidor, así como un consumo de recursos que influye en el impacto climático general.
“A medida que el tráfico de Internet se dispara de manera explosiva, el problema seguirá creciendo. Por lo tanto, necesitamos una solución escalable que no dependa de la cantidad de servidores involucrados. Nuestro algoritmo proporciona exactamente esa solución”, explica Thorup.
Según la firma estadounidense de TI Cisco, se proyecta que el tráfico de Internet se triplicará entre 2017 y 2022. El próximo año, los videos en línea representarán el 82% de todo el tráfico de Internet.
De 100 pasos a 10
El nuevo algoritmo garantiza que los clientes se distribuyan lo más uniformemente posible entre los servidores, moviéndolos lo menos posible y recuperando el contenido de la forma más local posible. Por ejemplo, para garantizar que la distribución de clientes entre servidores se equilibre de modo que ningún servidor esté más de un 10% más sobrecargado que otros, el algoritmo antiguo podría lidiar con una actualización moviendo un cliente cien veces. El nuevo algoritmo reduce esto a 10 movimientos, incluso cuando hay miles de millones de clientes y servidores en el sistema. Enunciado matemáticamente: si el equilibrio debe mantenerse dentro de un factor de 1 + 1 / X, la mejora en el número de movimientos de X2 a X es generalmente imposible de mejorar.
Dado que muchas grandes empresas de TI ya han implementado el algoritmo original del profesor Thorup, él cree que la industria adoptará el nuevo de inmediato y que puede que ya esté en uso. Los estudios han demostrado que los centros de datos globales consumen más de 400 teravatios-hora de electricidad al año. Esto representa aproximadamente el 2% de las emisiones totales de gases de efecto invernadero del mundo y actualmente equivale a todas las emisiones del tráfico aéreo mundial. Se espera que el consumo de electricidad del centro de datos se duplique para 2025.
Según el Consejo Danés sobre el Cambio Climático, un solo gran centro de datos consume el equivalente al cuatro por ciento del consumo total de electricidad de Dinamarca. Mikkel Thorup es director del centro de investigación BARC (Basic Algorithms Research Copenhagen) en el Departamento de Ciencias de la Computación de la Universidad de Copenhague. BARC ha posicionado a Copenhague como el cuarto mejor lugar del mundo en investigación básica en el diseño y análisis de algoritmos. BARC está financiado por la FUNDACIÓN VIILUM.
El artículo de investigación se acaba de presentar en la prestigiosa conferencia STOC 2021. Se puede leer una versión gratuita del artículo aquí: https://arxiv.org/abs/2104.05093.
Fuente: Techxplore.
