¿Qué es la latencia? | Optimización de la latencia

La latencia es el retraso de tiempo entre una acción y su correspondiente reacción dentro de un sistema. En internet, es el tiempo que tardan los datos en viajar desde su origen hasta su destino, esto es, el tiempo que pasa entre una solicitud y su respuesta.

La latencia se manifiesta de diversas formas en diferentes dominios tecnológicos:

Latencia de red: Es el retraso en la transmisión de datos a través de una red.
Latencia del sistema: Es el tiempo que tarda un sistema informático en procesar y responder a una entrada.
Latencia de aplicación: Es el retraso entre la acción de un usuario y la respuesta de la aplicación.

Medición de la latencia

La latencia se mide típicamente en milisegundos (ms), donde valores más bajos indican un mejor desempeño. Las herramientas comunes para medir la latencia incluyen:

Ping: Es una herramienta simple de línea de comandos que mide el tiempo de ida y vuelta a un destino específico.
Traceroute: Solución que muestra la ruta que toman los datos para llegar a su destino, revelando la latencia en cada salto.
Wireshark: Una herramienta más avanzada para un análisis detallado de redes, incluyendo mediciones de latencia.

Al interpretar las mediciones de latencia, es crucial considerar el contexto. Por ejemplo, mientras que una latencia de 30ms podría ser excelente para el desempeño de un sitio web, podría ser excesiva para los juegos en línea.

Componentes de la latencia de red

La latencia de red comprende cuatro componentes principales:

Retraso de propagación: El tiempo que tarda una señal en viajar desde el origen al destino, limitado por la velocidad de la luz.
Retraso de transmisión: El tiempo requerido para empujar todos los bits del paquete al enlace.
Retraso de procesamiento: El tiempo que toman los routers y switches para procesar el encabezado del paquete.
Retraso de fila: El tiempo que un paquete espera en una fila antes de ser procesado.

Comprender estos componentes es crucial para identificar cuellos de botella y optimizar el desempeño de la red.

Factores que afectan la latencia

Varios factores influyen en la latencia:

Distancia: La distancia física entre el origen y el destino impacta significativamente el retraso de propagación.
Congestión de red: El tráfico intenso puede aumentar los retrasos de cola y procesamiento.
Limitaciones de hardware: Dispositivos obsoletos o de baja potencia pueden producir retrasos de procesamiento.
Ineficiencias de software: Código mal optimizado o algoritmos ineficientes pueden contribuir a la latencia de la aplicación.

Latencia en diferentes contextos

Latencia de red

La latencia de red varía entre diferentes tipos de conexiones:

Latencia de internet: Típicamente varia de 20 a 100ms para conexiones de banda ancha, dependiendo de la distancia y las condiciones de la red.
Latencia de red local: Usualmente menos de 1ms para conexiones por cable y de 1 a 10ms para Wi-Fi.
Latencia de red móvil: Puede variar de 20 a 100ms para redes 4G, prometiendo latencias por debajo de los 10ms para el 5G.

Latencia de sistema y aplicación

Más allá de las consideraciones de red, la latencia también se manifiesta a nivel de sistema y aplicación:

Latencia del servidor: Es el tiempo que tarda un servidor en procesar solicitudes y generar respuestas.
Latencia de base de datos: Es el retraso en recuperar o escribir datos en una base de datos.
Tiempo de respuesta de la aplicación: Es el retraso general que experimentan los usuarios al interactuar con una aplicación.

Latencia en tecnologías específicas

Latencia de cloud computing: Aunque los servicios en la cloud brindan escalabilidad, pueden introducir latencia debido a la distancia geográfica.
Edge computing: Al procesar datos más cerca de su origen, ya se trate de una aplicación o un usuario final, edge computing reduce significativamente la latencia en toda una variedad de casos de uso y crea espacio para otros nuevos.
Redes 5G: Prometen latencias ultra bajas de 1ms o menos, habilitando nuevos casos de uso en realidad aumentada, vehículos autónomos y más. Para hacerse viable, se basa en tecnologías altamente distribuidas como edge computing.

El impacto de la latencia en la experiencia del usuario

Aplicaciones sensibles a la latencia

Algunas aplicaciones son particularmente sensibles a la latencia:

Juegos en línea: La alta latencia puede llevar al lag, impactando severamente la jugabilidad y satisfacción del usuario.
Transmisión de video: La latencia puede causar problemas de almacenamiento en búfer y afectar la calidad de las transmisiones en vivo.
Realidad virtual y aumentada: La baja latencia es crucial para mantener la inmersión y prevenir el mareo por movimiento.
Voz sobre IP (VoIP): La alta latencia puede llevar a ecos, superposiciones de voz y mala calidad de llamada.

Latencia en operaciones críticas para el negocio

En el mundo de los negocios, la latencia puede tener implicaciones financieras imporantes:

Servicios financieros y trading de alta frecuencia: Incluso microsegundos de latencia pueden hacer la diferencia entre ganancia y pérdida.
Transacciones de e-commerce: Tiempos de carga de página lentos debido a la latencia pueden llevar a carritos abandonados y ventas perdidas.
Análisis en tiempo real: La baja latencia es esencial para tomar decisiones oportunas basadas en datos en tiempo real.
IoT industrial: En manufactura y control de procesos, la baja latencia es crucial para la seguridad y la eficiencia.

Estrategias para reducir la latencia

Optimizaciones a nivel de red

Se pueden emplear varias estrategias para reducir la latencia de red:

Entrega de contenido en el edge: Yendo todavía más allá de las tradicionales redes de distribución de contenido (CDN), las plataformas de edge computing procesan datos más cerca de su origen y almacenan el contenido en caché más cerca de los usuarios, reduciendo drásticamente la latencia y la necesidad de transmisión de datos a larga distancia.
Balanceo de carga: Distribuir el tráfico entre múltiples servidores ayuda a prevenir la congestión y reducir la latencia.
Mecanismos de caching: Almacenar datos frecuentemente accedidos en memoria reduce la necesidad de las consultas a bases de datos, que consumen tiempo.
Optimizaciones de protocolo: Tecnologías como HTTP/2 y QUIC mejoran la eficiencia en la transmisión de datos.

Mejoras de hardware e infraestructura

Invertir en infraestructura también puede producir reducciones sustanciales de latencia:

Redes de fibra óptica: Brindan menor latencia y mayor ancho de banda en comparación con los cables de cobre tradicionales.
Adopción de 5G y Wi-Fi 6: Estos nuevos estándares inalámbricos prometen latencias significativamente más bajas.
Implementación de edge computing: Procesar datos más cerca de su origen reduce la necesidad de transmisión de datos a larga distancia.
Componentes de hardware de baja latencia: Tarjetas de interfaz de red y switches especializados pueden ahorrar milisegundos cruciales.

Optimizaciones de software y aplicación

Los desarrolladores juegan un papel crucial a la hora de minimizar la latencia:

Prácticas de codificación eficientes: Escribir código optimizado y usar estructuras de datos apropiadas puede reducir el tiempo de procesamiento.
Arquitectura de microservicios: Dividir las aplicaciones en servicios menores e independientemente desplegables puede mejorar su capacidad de respuesta.
Optimización de consultas de base de datos: Índices bien diseñados y consultas eficientes pueden reducir significativamente la latencia de la base de datos.
Procesamiento asíncrono: Manejar tareas que consumen tiempo de forma asíncrona evita que bloqueen el hilo principal de la aplicación.
Aplicaciones nativas de edge: Construir aplicaciones en el edge, ejecutándolas de forma serverless y llevando los datos a bases de datos descentralizadas en el edge transforma los negocios y la forma en que los usuarios experimentan las aplicaciones.

A medida que nuevos casos de uso empujan los límites de la comunicación de baja latencia, surgen varios desafíos y oportunidades en nuestra economía hiperconectada. Edge computing representa un futuro disponible para todos hoy. Accede al Centro de Aprendizaje de Azion y aprende más sobre esta tecnología.