Aplicaciones informáticas

01 · Punto de partida

Tu territorio, tu laboratorio

Ciencia (Tema 46) e industria (Tema 47) piden prestado el ciclo del curso. En informática el préstamo es directo: sos programador simulando sistemas de programas. Latencia de un servidor, pérdida de paquetes, peatones de un videojuego, un agente que aprende a esquivar: todo son estados, eventos y azar con el vocabulario de los Temas 1–31.

La ventaja es que medir es barato (logs de sobra) y la trampa es creerse que el simulador es el sistema: verificar (Tema 35) y validar contra tráfico real (Tema 36) valen doble aquí.

• ¿Qué evento y qué estado tiene tu sistema de software?
• ¿Contra qué tráfico o log real se valida?
• ¿Qué escenario de carga o falla se prueba primero?
• ¿El modelo corre más rápido que la realidad que estudia?

02 · Mapa de aplicaciones

Cuatro sistemas de software

03 · Tres patrones

Lo que se repite en software

1. 1
   Carga contra capacidad.

   Llegadas versus atención finita: latencia, cola y pérdida. El pico manda, no el promedio.

2. 2
   Falla inyectada.

   Caídas, retardos y reintentos que en producción serían incident: aquí son escenarios.

3. 3
   Agentes con reglas.

   Muchos actores simples que producen conducta global: tráfico, multitudes, mercados.

Throughput

Pedidos o paquetes atendidos por segundo.

Latencia p95

Tiempo que solo el 5% peor supera: el que siente el usuario.

Pérdida

Fracción que el sistema descarta por falta de capacidad.

Episodio

Corrida de un agente con recompensa acumulada.

04 · Protocolo

El método en cinco pasos

Se miden logs reales, se modela la cola o la red, se simula la carga pico, se inyectan fallas y se dimensiona capacidad. El Tema 49 lo practicará con tráfico y servidores.

05 · En Python

Un servidor en veinte líneas

Llegadas por paso contra workers finitos: lo no atendido espera y la espera se mide.

def servidor(llegadas, workers):
    cola, espera, h = 0, 0, []
    for l in llegadas:
        cola += l
        atiende = min(cola, workers)
        cola -= atiende
        espera += cola
        h.append(cola)
    return h, espera

print(servidor([5, 8, 3, 9, 2], 6))

El p95, no el promedio

El percentil 95 se calcula ordenando: lo que siente el usuario impaciente.

def p95(xs):
    s = sorted(xs)
    k = min(len(s) - 1, int(0.95 * len(s)))
    return s[k]


print(p95([120, 90, 110, 2000, 100, 95, 105]))

06 · Exploración

Laboratorio: ¿cuántos workers?

Un servidor con pico de llegadas ajustable y workers a elección. La curva muestra la cola paso a paso; los números, el pico de cola y el p95 de espera. Dimensioná sin pagar el incidente.

Curva de cola en 24 pasos con dos oleadas de pico. Barras de workers: capacidad por paso.

Preguntas para explorar

1. Con pico 9 y 6 workers, ¿la cola se vacía? ¿Y con 4 workers?
2. Subí el pico a 14 con 6 workers. ¿El p95 se dispara aunque la media «aguante»?
3. ¿Por qué la semilla cambia los números pero no la conclusión dimensionada?

07 · Comprensión

Confusiones frecuentes

08 · Práctica guiada

Ejercicios con Python

Ejercicio 1: correr el servidor

Simulá estas llegadas con 6 workers. ¿Queda cola al final?

def servidor(llegadas, workers):
    cola = 0
    for l in llegadas:
        cola = max(0, cola + l - workers)
    return cola

print(servidor([5, 8, 3, 9, 2], 6))

Ejercicio 2: calcular el p95

Calculá el p95 de estas latencias. ¿Qué dice que la media esconde?

xs = [120, 90, 110, 2000, 100, 95, 105]
print("media:", round(sum(xs) / len(xs)))
s = sorted(xs)
print("p95:", s[int(0.95 * len(s))])

Ejercicio 3: dimensionar por pico

Buscá los workers mínimos que vacían este pico sin dejar cola.

def resto(workers):
    cola = 0
    for l in [5, 8, 3, 9, 2]:
        cola = max(0, cola + l - workers)
    return cola

for w in [4, 5, 6]:
    print(w, resto(w))

09 · Síntesis

Ideas para recordar

En el próximo tema, el zoológico completo: ejemplos de sistemas simulables.