حیدری محمد حیدری محمد
مطالب
سیستم‌های توزیع شده در NET. - بخش چهارم - تعاریف، مزایا و معایب
بدلیل اینکه یکی از مهمترین معایب سیستم‌های توزیع شده، پیچیدگی در طراحی و پیاده سازی این نوع از سیستمها می‌باشد و آشنا بودن ما با تعاریف، خصوصیات، مزایا، معایب، اهداف و اصطلاحات موجود در این نوع سیستمها، باعث کاهش این پیچیدگیها و مدیریت و کنترل بیشتری بر روی این پیچیدگی‌ها می‌شود، پیش نیاز ورود به دنیای سیستم‌های توزیع شده و استفاده از ابزارهای مرتبط با آنها، آشنا بودن با مفاهیم فوق است.

 در این بخش تعاریف، خصوصیات، مزایا و معایب مرتبط با این نوع سیستم‌ها بررسی می‌شوند.


تعریف سیستمهای توزیع شده

تعاریف مختلفی توسط اشخاص و گروه‌های مختلف، از سیستم‌های توزیع شده وجود دارد. در اینجا سعی شده که اکثر این تعاریف معرفی شوند؛ بگونه‌ای که با ارائه نکات کلیدی این تعاریف به درک بهتری از خصوصیات سیستم‌های توزیع شده برسیم.


تعاریف سیستم‌های توزیع شده

تعریف اول: سیستمهای توزیع  شده از مجموعه‌ای از سخت افزارها و نرم افزارها که برای رسیدن به یک هدف واحد از طریق شبکه با یکدیگر در ارتباطند تشکیل شده.
تعریف دوم: یک مجموعه از Computerهای مستقل که از نظر کاربر یک Computer و یک سیستم واحد و منسجمند.
تعریف سوم: سیستم‌های توزیع شده در واقع هنری هستند که بوسیله آنها می‌توانید مشکلاتی را که در یک کامپیوتر وجود دارند، با استفاده از چند کامپیوتر رفع کنید و معمولا به این دلیل انتخاب می‌شوند که این مشکلات توسط یک کامپیوتر رفع نمی‌شوند.
تعریف چهارم: زیر سیستمهایی که بصورت همزمان می‌توانند پردازش یک سیستم بزرگ را انجام دهند؛ البته همزمانی که در آن مانند سیستمهای Parallel از یک حافظه مشترک استفاده نشود.
تعریف پنجم: مجموعه ای از پردازشهای مرتبط به هم، بصورتی که هر پردازش از حافظه داخلی مرتبط با خودش استفاده کند و تمام این پردازش‌ها از طریق Message passing در سطح شبکه با یکدیگر در ارتباطند.
تعریف ششم: تقسیم بندی وظایف یک سیستم بزرگ به زیرسیستمهایی که در سخت افزارهای مجزا اجرا می‌شوند و کاربر هیچ تصوری از وجود این زیر سیستمها ندارد.

در تعاریف فوق نکات کلیدی وجود دارد که می‌توانند خصوصیات سیستم‌های توزیع شده نیز باشند و با در نظر گرفتن آنها می‌توانید به درک بهتری از سیستم‌های توزیع شده برسید.


نکات کلیدی یا خصوصیات سیستمهای توزیع شده

1- داشتن یک هدف واحد در سیستم‌های توزیع شده، زیر سیستمهایی که از نظر کاربر یک سیستم واحد و متمرکزند:  این یکی از خصوصیات و نکات کلیدی سیستم‌های توزیع شده‌است که تمام اجزاء و زیرسیستم‌ها در راه رسیدن به یک هدف واحد با یکدیگر در ارتباط اند. ارتباطی که باعث همکاری آنها می‌شود و همکاری که باید بصورت کامل از دید کاربر مخفی بماند (داشتن یک هدف واحد یکی از تفاوتهای سیستم‌های توزیع شده با Cloud distributed systemها می‌باشد. چون در Cloud distributed systemها لزوما تمام اجزا برای رسیدن به یک هدف مشترک با یکدیگر کار نمی‌کنند).

2- کامپیوتر‌های مستقل، حافظه‌های داخلی جداگانه، عدم وجود حافظه مشترک:  یکی از مهمترین تفاوتهای سیستم‌های توزیع شده با سیستمهای Parallel، عدم وجود حافظه مشترک بین پردازش‌های جداگانه است. یعنی در این نوع سیستم‌ها، هر زیرسیستم در یک کامپیوتر مجزا که حافظه داخلی خودش را دارد اجرا می‌شود.

3- تقسیم بندی وظایف: که یکی از نکات کلیدی این نوع سیستمها می‌باشد. تقسیم بندی می‌تواند به هر دلیلی که شما درنظر می‌گیرید صورت بپذیرد. دلایلی برای بالا بردن کارآیی، امنیت، در دسترس بودن، یا حتی دلایل مربوط به Business سیستم شما.

4- ارتباط از طریق شبکه، ارتباطی که از طریق Message passing صورت می‌پذیرد: این خصوصیت در واقع پایه تمام تعاریف سیستم‌های توزیع شده‌است. در سیستم‌های توزیع شده همه چیز از ارتباط‌هایی که از طریق شبکه صورت می‌پذیرد، شروع می‌شود .


مزایای استفاده از سیستم‌های توزیع شده

1- کارآیی بسیار بالاتر: بدلیل همزمان اجرا شدن کارها در سخت افزارهای مختلف، کارآیی این نوع سیستم‌ها بسیار بیشتر از سیستم‌های متمرکز است.
2- قابلیت همکاری بیشتر: بدلیل اینکه این سیستمها ذاتا توزیع شده هستند، با کمترین هزینه و پیچیدگی می‌توانند با سایر سیستمها همکاری لازم را داشته باشند.
3- قابلیت در دسترس بودن و اطمینان بیشتر: در این سیستم‌ها با روشهای مختلفی مانند replication، به راحتی می‌توان این دو قابلیت را در بالاترین سطح قرار داد.
4- مقیاس پذیری: مقیاس پذیری در این سیستمها با قرار دادن کامپوننت‌هایی که قابلیت استفاده مجدد بالایی را دارند در سرور‌های جدید به راحتی و بدون از دسترس خارج شدن سیستم صورت می‌پذیرد.
5- قابلیت گسترش: برای گسترش سیستم و اضافه کردن نیازمندی‌های جدید در این سیستم‌ها، به راحتی می‌توان کامپوننت‌ها و زیرسیستمهای جدیدی را پیاده سازی کرد و بدون از دسترس خارج شدن سیستم و به گونه‌ای که به راحتی با سایر قسمت‌های موجود در ارتباط باشند، آنها را به سیستم اضافه کرد.
6- بهره وری بالاتر و زمان توسعه کمتر: بدلیل تقسیم بندی قسمتهای بزرگ به قسمتهای کوچکتر، تیمهای مختلف می‌توانند بصورت همزمان قسمتهای کوچک را توسعه دهند.
7- قابلیت استفاده مجدد بسیار بالا: در این نوع سیستم‌ها به راحتی می‌توانید از یک زیرسیستم یا کامپوننت خاص که یکبار پیاده سازی شده و در سخت افزار جداگانه‌ای اجرا شده، در تمام Application‌ها استفاده کنید.
8- کاهش هزینه: در مواردی مانند قابلیت استفاده‌ی مجدد بالا و توسعه پذیری سیستم، می‌توانند باعث کاهش هزینه‌ها شوند (در صورت انتخاب نادرست این نوع سیستم، این مزیت می‌تواند تبدیل به یکی از معایب سیستم شود).
9- امنیت: بدلیل اینکه هر زیرسیستم در یک سخت افزار جداگانه اجرا می‌شود که مکان آن از قبل مشخص نیست و همچنین تقسیم بندی قسمت‌هایی که نیاز به امنیت بالایی دارند، می‌تواند بر اساس نیاز و در سخت افزارهایی که حتی به اینترنت هم متصل نیستند، صورت بپذیرد. این نوع سیستم می‌تواند از امنیت بالایی برخوردار باشد (البته در صورت طراحی نادرست، امنیت می‌تواند بعنوان یکی از معایب این نوع سیستمها نیز مطرح شود).


معایب  استفاده از سیستم‌های توزیع شده

1- پیچیدگی در انتخاب، طراحی و پیاده سازی سیستمهای توزیع شده: یکی از اصلی‌ترین معایب سیستم‌های توزیع شده، پیچیدگی‌هایی است که در انتخاب، طراحی و پیاده سازی آنها وجود دارد. به دلیل پیچیدگی‌هایی که در هریک از این قسمت‌ها وجود دارد، در صورت اتخاذ تصمیمات نادرست، در هر یک از این قسمتها اکثر مزایای آنها می‌توانند تبدیل به معایب این نوع سیستم‌ها شوند.

2- بالا رفتن زمان طراحی و پیاده سازی: بدلیل بوجود آمدن مفاهیم جدید و پیچیدگی که در این نوع سیستم وجود دارد و همچنین بدلیل کم بودن نیروی متخصص در این نوع سیستم، زمان توسعه آنها می‌تواند بیشتر از سیستم‌های متمرکز باشد.

3- هزینه طراحی و پیاده سازی بیشتر: دلایل 1 و 2 می‌توانند باعث بالا رفتن هزینه‌های طراحی و پیاده سازی این نوع سیستم‌ها شوند.

4- هزینه‌های بیشتر مرتبط با شبکه: در این نوع سیستم‌ها بدلیل استفاده بیشتر از منابع، مانند سخت افزار‌ها و ابزارهای مرتبط با شبکه، هزینه‌های مرتبط با استفاده از منابع، مانند برق و شبکه بیشتر از سیستم‌های متمرکز است.

5- کاهش امنیت: توزیع نادرست منابع سیستم در سخت افزارهای متفاوت و مدیریت نادرست این منابع باعث کاهش امنیت این نوع سیستم‌ها می‌شود.

6- مدیریت دشوارتر: بدلیل اینکه سیستمهای توزیع شده از زیرسیستم‌های زیادی تشکیل شده و هر یک از این زیر سیستمها در سخت افزارهای متفاوتی اجرا شده‌اند، مدیریت و سازماندهی این نوع سیستم‌ها دشوار‌تر از سیستم‌های متمرکز است.

بدلیل اینکه همیشه قسمتهای مرتبط با پیاده سازی این نوع سیستم‌ها از تعاریف آنها جذابتر است، سعی کرده‌ام در این بخش و بخش بعد که اهداف و اصطلاحات مرتبط با سیستمهای توزیع شده را بررسی میکند، کمتر وارد جزئیات مفاهیم شوم. در صورت نیاز به توضیح بیشتر در مورد قسمت خاصی از این مفاهیم، در قسمت نظرات آن‌ها را مطرح کنید.
‫۷ سال و ۱۰ ماه قبل، دوشنبه ۶ دی ۱۳۹۵، ساعت ۰۰:۴۰
وحید نصیری وحید نصیری
مطالب
بلاگ‌ها و مطالب مطالعه شده در هفته قبل (هفته دوم آبان)

وبلاگ‌ها و سایت‌های ایرانی


Visual Studio


امنیت


ASP. Net


طراحی وب


اس‌کیوال سرور


به روز رسانی‌ها


ابزارها


سی‌شارپ

  • تازه‌های سی شارپ 4 ، واژه کلیدی dynamic ، قسمت‌های یک و دو و سه

عمومی دات نت


CPP


دلفی


ویندوز


Office

  • آشنایی با یک سری از اصطلاحات outlook 2007 برای برنامه نویس‌ها. (اگر قصد داشته باشید یک add-in را برای outlook 2007 با استفاده از امکانات VSTO توسعه دهید، آشنایی با این اصطلاحات بسیار ضروری خواهد بود)

متفرقه



‫۱۵ سال و ۱۳ ماه قبل، جمعه ۱۷ آبان ۱۳۸۷، ساعت ۰۳:۴۶
سمین سمین
نظرات اشتراک‌ها
ایجاد یک موتور جستجوی سفارشی جهت search bar فایرفاکس
یکی از قابلیت‌هایی که فایرفاکس داره اینه که شما می‌تونید برای خودتون چند تا پروفایل مختلف داشته باشید و توی هر پروفایل  افزونه‌های خاص خودش رو نصب کنید.(وقتی یه پروفایل جدید اضافه می‌کنی مثل این می‌مونه که تازه فایرفاکس رو نصب کردی!)
‫۱۲ سال و ۱ ماه قبل، یکشنبه ۲۳ مهر ۱۳۹۱، ساعت ۱۵:۱۳
علی یگانه مقدم علی یگانه مقدم
نظرات مطالب
افزونه نویسی برای مرورگرها : قسمت دوم : فایرفاکس
مشکل اصلی از کد شما نیست
مشکل اصلی این است که از فایرفاکس 40 به بعد به دلیلی سواستفاده هایی که از دزدیدن اطلاعات و نصب ابزارهای ناخواسته پیش آمده است فایرفاکس نیاز دارد اکستنشن امضا شود
اطلاعات بیشتر

مشکل مشابه
‫۹ سال و ۲ ماه قبل، دوشنبه ۲ شهریور ۱۳۹۴، ساعت ۰۰:۱۹
وحید نصیری وحید نصیری
نظرات مطالب
Blazor 5x - قسمت 21 - احراز هویت و اعتبارسنجی کاربران Blazor Server - بخش 1 - افزودن قالب ابتدایی Identity
یک نکته‌ی تکمیلی: روشی برای عدم استفاده از Razor Pages جهت لاگین کاربران در برنامه‌های Blazor Server

در این سری، از razor pages به همراه قالب پیش‌فرض ASP.NET Core Identity، جهت پیاده سازی ورود کاربران به سیستم، استفاده شده‌است. یعنی کاربر یکبار از فضای Blazor Server خارج شده و وارد یک برنامه‌ی ASP.NET Core Razor Pages معمولی می‌شود؛ لاگین می‌کند (در یک ناحیه‌ی مخصوص razor pages) و سپس مجددا وارد قسمت Blazor Server می‌شود که ... تجربه‌ی کاربری مطلوبی را به همراه ندارد. علت این خروج و ورود را هم در این مطلب می‌توانید مطالعه کنید: «دستیابی به HttpContext در Blazor Server». هدف این بوده که بتوان با استفاده از HttpContext مهیای در razor pages (و نه توسط اتصال web socket یک برنامه‌ی blazor server)، کوکی‌های پس از لاگین موفق را به سمت مرورگر ارسال و ثبت کرد و درگیر مشکلات به همراه دسترسی به HttpContext در برنامه‌های Blazor server نشد.
راه دیگری هم برای مواجه شدن با این مشکل وجود دارد: حذف قسمت razor pages؛ حذف نیاز به خروج و ورود از برنامه‌ی blazor server و ... استفاده از ProtectedBrowserStorage که اکنون جزئی از blazor server استاندارد است؛ جهت ثبت اطلاعات user claims و عدم استفاده از کوکی‌ها که نیاز به دسترسی به HttpContext را دارند. اگر علاقمند به مشاهده‌ی یک مثال کامل در این زمینه هستید، می‌توانید به پروژه‌ی « BlazorServerAuthenticationAndAuthorization   » مراجعه کنید. در اینجا یک CustomAuthenticationStateProvider را به کمک ProtectedSessionStorage طراحی و استفاده کرده تا نیاز به کار با کوکی‌ها برطرف شود و دیگر نیازی به استفاده از razor pages نباشد. البته باید دقت داشت که SessionStorage محدود به tab جاری است و اگر نیاز است اطلاعات آن در تمام برگه‌های باز شده در دسترس باشد، بهتر است از ProtectedLocalStorage استفاده کرد. همچنین باید دقت داشت که چون این protected storageها برای رمزنگاری خودکار اطلاعات از ASP.NET Core data protection API استفاده می‌کنند، نکات مطلب « غیرمعتبر شدن کوکی‌های برنامه‌های ASP.NET Core هاست شده‌ی در IIS پس از ری‌استارت آن » نیز در مورد آن‌ها صادق است.
‫۱ سال و ۴ ماه قبل، جمعه ۱۵ اردیبهشت ۱۴۰۲، ساعت ۱۴:۱۹
وحید نصیری وحید نصیری
مطالب
بررسی Source Generators در #C - قسمت اول - معرفی
Source Generators که به همراه C# 9.0 ارائه شدند، یک فناوری نوین meta-programming است و به عنوان جزئی از پروسه‌ی استاندارد کامپایل برنامه، ظاهر می‌شود. هدف اصلی از ارائه‌ی Source Generators، تولید کدهای تکراری مورد استفاده‌ی در برنامه‌ها است. برای مثال بجای انجام کارهای تکراری مانند پیاده سازی متدهای GetHashCode، ToString و یا حتی یک AutoMapper و یا Serializer، برای تمام کلاس‌های برنامه، Source Generators می‌توانند آن‌ها را به صورت خودکار پیاده سازی کنند و همچنین با هر تغییری در کدهای کلاس‌ها، این پیاده سازی‌ها به صورت خودکار به روز خواهند شد. مزیت این روش نه فقط تولید پویای کدها است، بلکه سبب بهبود کارآیی برنامه هم خواهند شد؛ از این جهت که برای مثال می‌توان اعمالی مانند Serialization را بدون انجام Reflection در زمان اجرا، توسط آن‌ها پیاده سازی کرد.


زمانیکه پروسه‌ی کامپایل برنامه شروع می‌شود، در این بین، به مرحله‌ی جدیدی به نام «تولید کدها» می‌رسد. در این حالت، کامپایلر تمام اطلاعاتی را که در مورد پروژه‌ی جاری در اختیار دارد، به تولید کننده‌ی کد معرفی شده‌ی به آن ارائه می‌دهد. بر اساس این اطلاعات غنی ارائه شده‌ی توسط کامپایلر، تولید کننده‌ی کد، شروع به تولید کدهای جدیدی کرده و آن‌ها را در اختیار ادامه‌ی پروسه‌ی کامپایل، قرار می‌دهد. پس از آن، کامپایلر با این کدهای جدید، همانند سایر کدهای موجود در پروژه رفتار کرده و عملکرد عادی خودش را ادامه می‌دهد.

یک برنامه می‌تواند از چندین Source Generators نیز استفاده کند که روش قرار گرفتن آن‌‌ها را در پروسه‌ی کامپایل، در شکل زیر مشاهده می‌کنید:



Source Generators از یکدیگر کاملا مستقل هستند و اطلاعات آن‌ها Immutable است. یعنی نمی‌توان اطلاعات تولیدی توسط یک Source Generator را در دیگری تغییر داد و تمام فایل‌های تولیدی توسط انواع Source Generators موجود، به پروسه‌ی کامپایل نهایی اضافه می‌شوند. هرچند زمانیکه فایلی توسط یک تولید کننده‌ی کد، به کامپایلر اضافه می‌شود، بلافاصله اطلاعات آن در کل برنامه و IDE و تمام Source Generators موجود دیگر، قابل مشاهده و استفاده است.


مقایسه‌ای بین تولید کننده‌های کد و فناوری IL Weaving

Source Generators، تنها راه و روش تولید کد، نیستند و پیش از آن روش‌هایی مانند استفاده از T4 templates ، Fody ، PostSharp و امثال آن نیز ارائه شده‌است. در ادامه مقایسه‌ای را بین تولید کننده‌های کد و فناوری IL Weaving را که پیشتر در سری AOP در این سایت مطالعه کرده‌اید، مشاهده می‌کنید:
تولید کننده‌های کد:
- تنها می‌توانند فایل‌های جدید را اضافه کنند. یعنی «در حین» پروسه‌ی کامپایل ظاهر می‌شوند و به عنوان یک مکمل، تاثیر گذارند. برای مثال نمی‌توانند محتوای یک خاصیت یا متد از پیش موجود را تغییر دهند. اما می‌توانند هر نوع کد partial ای را «تکمیل» کنند.
- محتوای اضافه شده‌ی توسط یک تولید کننده‌ی کد، بلافاصله توسط Compiler شناسایی شده و بررسی می‌شود و همچنین در Intellisense ظاهر شده و به سادگی قابل دسترسی است. همچنین، قابلیت دیباگ نیز دارد.

IL Weaving:
- می‌توانند bytecode برنامه را تغییر دهند. یعنی «پس از» پروسه‌ی کامپایل ظاهر شده و کدهایی را به اسمبلی نهایی تولید شده اضافه می‌کنند. در این حالت محدودیتی از لحاظ محل تغییر کدها وجود ندارد. برای مثال می‌توان بدنه‌ی یک متد یا خاصیت را بطور کامل بازنویسی کرد و کارکردهایی مانند تزریق کدهای caching و logging را دارند.
- کدهایی که توسط این پروسه اضافه می‌شوند، در حین کدنویسی متداول، قابلیت دسترسی ندارند؛ چون پس از پروسه‌ی کامپایل، به فایل باینری نهایی تولیدی، اضافه می‌شوند. بنابراین قابلیت دیباگ به همراه سایر کدهای برنامه را نیز ندارند. به علاوه چون توسط کامپایلر در حین پروسه‌ی کامپایل، بررسی نمی‌شوند، ممکن است به همراه قطعه کدهای غیرقابل اجرایی نیز باشند و دیباگ آن‌ها بسیار مشکل است.



آینده‌ی Reflection به چه صورتی خواهد شد؟

هرچند Reflection کار تولید کدی را انجام نمی‌دهد، اما یکی از کارهای متداول با آن، یافتن و محاسبه‌ی اطلاعات خواص و فیلدهای اشیاء، در زمان اجرا است و مزیت کار کردن با آن نیز این است که اگر خاصیتی یا فیلدی تغییر کند، نیازی به بازنویسی قسمت‌های پیاده سازی شده‌ی با Reflection نیست. به همین جهت برای مثال تقریبا تمام کتابخانه‌های Serialization، از Reflection برای پیاده سازی اعمال خود استفاده می‌کنند.
امروز، تمام اینگونه عملیات را توسط Source Generators نیز می‌توان انجام داد و این فناوری جدید، قابلیت به روز رسانی خودکار کدهای تولیدی را با کم و زیاد شدن خواص و فیلدهای کلاس‌ها دارد و نمونه‌ای از آن، Source Generator توکار مرتبط با کار با JSON در دات نت 6 است که به شدت سبب بهبود کارآیی برنامه، در مقایسه با استفاده‌ی از Reflection می‌شود؛ چون اینبار تمام محاسبات دقیق مرتبط با Serialization به صورت خودکار در زمان کامپایل برنامه انجام می‌شود و جزئی از خروجی برنامه‌ی نهایی خواهد شد و دیگر نیازی به محاسبه‌ی هرباره‌ی اطلاعات مورد نیاز، در زمان اجرای برنامه نیست.
نمونه‌ای از روش دسترسی به اطلاعات کلاس‌ها و خواص و فیلدهای آن‌ها را در زمان کامپایل برنامه توسط Source Generators، در مثال قسمت بعد، مشاهده خواهید کرد.


وضعیت T4 templates چگونه خواهد شد؟

در سال‌های آغازین ارائه‌ی دات نت، استفاده از T4 templates جهت تولید کدها بسیار مرسوم بود؛ اما با ارائه‌ی Source Generators، این ابزار نیز منسوخ شده در نظر گرفته می‌‌شود.
T4 Templates همانند Source Generators تنها کدها و فایل‌های جدیدی را تولید می‌کنند و توانایی تغییر کدهای موجود را ندارند. اما مشکل مهم آن، داشتن Syntax ای خاص است که توسط اکثر IDEها پشتیبانی نمی‌شود. همچنین عموما اجرای آن‌ها نیز دستی است و برخلاف Source Generators، با تغییرات کدها، به صورت خودکار به روز نمی‌شوند.


تغییرات زبان #C در جهت پشتیبانی از تولید کننده‌های کد

از سال‌های اول ارائه‌ی زبان #C، واژه‌ی کلیدی partial، جهت فراهم آوردن امکان تقسیم کدهای یک کلاس، به چندین فایل، میسر شد که از این قابلیت در فناوری T4 Templates زیاد استفاده می‌شد. اکنون با ارائه‌ی تولید کننده‌های کد، واژه‌ی کلیدی partial را می‌توان به متدها نیز افزود تا پیاده سازی اصلی آن‌ها، در فایلی دیگر، توسط تولید کننده‌های کد انجام شود. تا C# 8.0 امکان افزودن واژه‌ی کلیدی partial به متدهای خصوصی یک کلاس و آن هم از نوع void وجود داشت و در C# 9.0 به متدهای عمومی کلاس‌ها نیز اضافه شده‌است و اکنون این متدها می‌توانند void هم نباشند:
partial class MyType
{
   partial void OnModelCreating(string input); // C# 8.0

   public partial bool IsPet(string input);  // C# 9.0
}

partial class MyType
{
   public partial bool IsPet(string input) =>
     input is "dog" or "cat" or "fish";
}
‫۲ سال و ۲ ماه قبل، یکشنبه ۲۶ تیر ۱۴۰۱، ساعت ۱۵:۳۵