مطالب
پیاده سازی برنامه‌های چند مستاجری در ASP.NET Core

سناریویی را در نظر بگیرید که یک برنامه وب نوشته شده، قرار است به چندین مستاجر (مشتری یا tenant) خدماتی را ارائه کند. در این حالت اطلاعات هر مشتری به صورت کاملا جدا شده از دیگر مشتریان در سیستم قرار دارد و فقط به همان قسمت‌ها دسترسی دارد.

مثلا یک برنامه مدیریت رستوران را در نظر بگیرید که برای هر مشتری، در دامین مخصوص به خود قرار دارد و همه آنها به یک سیستم متمرکز متصل شده و اطلاعات خود را از آنجا دریافت می‌کنند.

 در معماری Multi-Tenancy، چندین کاربر می‌توانند از یک نمونه (Single Instance) از اپلیکیشن نرم‌افزاری استفاده کنند. یعنی این نمونه روی سرور اجرا می‌شود و به چندین کاربر سرویس می‌دهد. هر کاربر را یک Tenant می‌نامیم. می‌توان به Tenantها امکان تغییر و شخصی‌سازی بخشی از اپلیکیشن را داد؛ مثلا امکان تغییر رنگ رابط کاربری و یا قوانین کسب‌وکار، اما آنها نمی‌توانند کدهای اپلیکیشن را شخصی‌سازی کنند.

بدون داشتن دانش کافی، پیاده سازی معماری multi tenant می‌تواند تبدیل یه یک چالش بزرگ شود. مخصوصا در نسخه‌ی قبلی ASP.NET که یکپارچه نبودن فریم ورک‌های مختلف می‌توانست باعث ایجاد چندین پیاده سازی مختلف در برنامه شود. موضوع وقتی پیچیده‌تر می‌شد که شما قصد داشتید در یک برنامه چندین فریم ورک مختلف مثل SignalR, MVC, Web API را مورد استفاده قرار دهید.

خوشبختانه اوضاع با وجود OWIN بهتر شده و ما در این مطلب قصد استفاده از یک تولکیت را به نام SaasKit، برای پیاده سازی این معماری در ASP.NET Core داریم. هدف از این toolkit، ساده‌تر کردن هر چه بیشتر ساخت برنامه‌های SaaS (Software as a Service) هست. با استفاده از OWIN ما قادریم که بدون در نظر گرفتن فریم ورک مورد استفاده، رفتار مورد نظر خودمان را مستقیما در یک چرخه درخواست HTTP پیاده سازی کنیم و البته به لطف طراحی خاص ASP.NET Core 1.0 و استفاده از میان افزار‌هایی مشابه OWIN در برنامه، کار ما با SaasKit باز هم راحت‌تر خواهد بود.

شروع کار 

یک پروژه ASP.NET Core جدید را ایجاد کنید و سپس ارجاعی را به فضای نام SaasKit.Multitenancy  (موجود در Nuget) بدهید. 
PM> Install-Package SaasKit.Multitenancy
بعد از اینکار ما باید به SaasKit اطلاع دهیم که چطور مستاجر‌های ما را شناسایی کند.

شناسایی مستاجر (tenant) 

اولین جنبه در معماری multi-tenant، شناسایی مستاجر بر اساس اطلاعات درخواست جاری می‌باشد که می‌تواند از hostname ، کاربر جاری یا یک HTTP header باشد.
ابتدا به تعریف کلاس مستاجر می‌پردازیم: 
    public class AppTenant
    {
        public string Name { get; set; }
        public string[] Hostnames { get; set; }
    }
سپس از طریق پیاده سازی اینترفیس ITenantResolver  و نوشتن یک tenant resolver به SaasKit اطلاع می‌دهیم که چطور مستاجر جاری را بر اساس اطلاعات درخواست جاری شناسایی کند و در صورتیکه موفق به شناسایی شود، یک وهله از نوع <TenantContext<TTenant را بازگشت خواهد داد. 
    public class AppTenantResolver : ITenantResolver<AppTenant>
    {
        IEnumerable<AppTenant> tenants = new List<AppTenant>(new[]
        {
            new AppTenant {
                Name = "Tenant 1",
                Hostnames = new[] { "localhost:6000", "localhost:6001" }
            },
            new AppTenant {
                Name = "Tenant 2",
                Hostnames = new[] { "localhost:6002" }
            }
        });
        public async Task<TenantContext<AppTenant>> ResolveAsync(HttpContext context)
        {
            TenantContext<AppTenant> tenantContext = null;
            var tenant = tenants.FirstOrDefault(t =>
                t.Hostnames.Any(h => h.Equals(context.Request.Host.Value.ToLower())));
            if (tenant != null)
            {
                tenantContext = new TenantContext<AppTenant>(tenant);
            }
            return tenantContext;
        }
    }
در نظر داشته باشید که اینجا ما اطلاعات مستاجر را از روی hostname استخراج کردیم؛ اما از آنجا که شما به شیء HttpContext دسترسی کاملی دارید، می‌توانید از هر چیزی که مایل باشید استفاده کنید؛ مثل URL، اطلاعات کاربر، هدر‌های HTTP و غیره. در اینجا فعلا مشخصات مستاجر‌های خودمان را در کد نوشتیم. اما شما می‌توانید در برنامه خودتان این اطلاعات را از فایل تنظیمات برنامه و یا یک بانک اطلاعاتی دریافت کنید.
 

سیم کشی کردن 

بعد از پیاده سازی این اینترفیس نوبت به سیم کشی‌های SaasKit میرسد. من در اینجا سعی کردم که مثل الگوی برنامه‌های ASP.NET Core عمل کنم. ابتدا نیاز داریم که وابستگی‌های SaasKit را ثبت کنیم. فایل startups.cs  را باز کنید و کدهای زیر را در متد ConfigureServices اضافه نمایید: 
    public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
    {
        services.AddMultitenancy<AppTenant, AppTenantResolver>();
    }
سپس باید میان افزار SaasKit را ثبت کنیم. کدهای زیر را به متد Configure اضافه کنید:
    public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env, ILoggerFactory loggerFactory)
    {
        // after .UseStaticFiles()
        app.UseMultitenancy<AppTenant>();
        // before .UseMvc()
    }


دریافت مستاجر جاری 

حالا هر جا که نیاز به وهله‌ای از شیء مستاجر جاری داشتید، می‌توانید به روش زیر عمل کنید: 
    public class HomeController : Controller
    {
        private AppTenant tenant;
        public HomeController(AppTenant tenant)
        {
            this.tenant = tenant;
        }
    }
به عنوان مثال قصد داریم نام مستاجر را در عنوان سایت نمایش دهیم. برای اینکار ما از قابلیت جدید MVC Core یعنی تزریق سرویس‌ها به View استفاده خواهیم کرد.  در فایل Layout.cshtml_ تکه کد زیر را به بالای صفحه اضافه کنید:
    @inject AppTenant Tenant;
این کد، AppTenant را برای ما در تمامی View‌ها از طریق شی Tenant قابل دسترس می‌کند. حالا می‌توانیم در View خود از جزییات مستاجر به شکل زیر استفاده کنیم: 
    <a asp-controller="Home" asp-action="Index">@Tenant.Name</a>


اجرای نمونه مثال 

فایل project.json را باز کنید و مقدار web را به شکل زیر مقدار دهی کنید: (در اینجا برای سایت خود 3 آدرس را نگاشت کردیم) 
    "commands": {
      "web": "Microsoft.AspNet.Server.Kestrel --server.urls=http://localhost:6000;http://localhost:6001;http://localhost:6002",
    },
سپس کنسول را در محل ریشه پروژه باز نموده و دستور زیر را اجرا کنید: 
    dotnet run
حال اگر در مرورگر خود آدرس http://localhost:6000 را وارد کنیم، مستاجر 1 را خواهیم دید:


و اگر آدرس http://localhost:6002 را وارد کنیم، مستاجر 2 را مشاهده می‌کنیم:


قابل پیکربندی کردن مستاجر ها 

از آنجائیکه نوشتن مشخصات مستاجر‌ها در کد زیاد جالب نیست، برای همین تصمیم داریم که این مشخصات را با استفاده از قابلیت‌های ASP.NET Core از فایل appsettings.json دریافت کنیم. تنظیمات مستاجر‌ها را مطابق اطلاعات زیر به این فایل اضافه کنید:

    "Multitenancy": {
      "Tenants": [
        {
          "Name": "Tenant 1",
          "Hostnames": [
            "localhost:6000",
            "localhost:6001"
          ]
        },
        {
          "Name": "Tenant 2",
          "Hostnames": [
            "localhost:6002"
          ]
        }
      ]
    }
سپس کلاسی را که بیانگر تنظیمات چند مستاجری باشد، می‌نویسیم: 
    public class MultitenancyOptions
    {
        public Collection<AppTenant> Tenants { get; set; }
    }
حالا نیاز داریم که به برنامه اعلام کنیم تا تنظیمات مورد نیاز خود را از فایل appsettings.json بخواند. کد زیر را به ConfigureServices اضافه کنید: 
    services.Configure<MultitenancyOptions>(Configuration.GetSection("Multitenancy"));
سپس کدهای resolver خود را جهت دریافت اطلاعات از MultitenancyOptions مطابق زیر تغییر می‌دهیم: 
    public class AppTenantResolver : ITenantResolver<AppTenant>
    {
        private readonly IEnumerable<AppTenant> tenants;
        public AppTenantResolver(IOptions<MultitenancyOptions> options)
        {
            this.tenants = options.Value.Tenants;
        }
        public async Task<TenantContext<AppTenant>> ResolveAsync(HttpContext context)
        {
            TenantContext<AppTenant> tenantContext = null;
            var tenant = tenants.FirstOrDefault(t => 
                t.Hostnames.Any(h => h.Equals(context.Request.Host.Value.ToLower())));
            if (tenant != null)
            {
                tenantContext = new TenantContext<AppTenant>(tenant);
            }
            return Task.FromResult(tenantContext);
        }
    }
برنامه را یکبار re-build کرده و اجرا کنید . 


در آخر 

اولین قدم در پیاده سازی یک معماری multi-tenant، تصمیم گیری درباره این موضوع است که شما چطور مستاجر خود را شناسایی کنید. به محض این شناسایی شما می‌توانید عملیات‌های بعدی خود را مثل تفکیک بخشی از برنامه، فیلتر کردن داده‌ای، نمایش یک view خاص برای هر مستاجر و یا بازنویسی قسمت‌های مختلف برنامه بر اساس هر مستاجر، انجام دهید.

_ سورس مثال بالا در گیت هاب قابل دریافت می‌باشد.

_ منبع: اینجا  

مطالب
حل مشکل ویژوال استودیو در سیستمهایی که از رزولوشن (DPI) بالا و مانیتور های 4K استفاده می کنند
مدتی بود بر روی یک پروژه‌ی اتوماسیون اداری در VB.NET کار می‌کردیم. پروژه‌ی ما بر روی سیستمی با رزولوشن بالا  2160 * 3840 و مانیتور 4K قرار داشت. بعد از اینکه لایه بندی و کد‌های نرم افزار نوشته شد، نوبت به طراحی اینترفیس پروژه رسید. با مشکلی عجیب روبرو شدیم، به این صورت که در قسمت طراحی ویژوال استودیو، منوها، دکمه‌ها و ... بیش از حد معمول کوچک و به هم ریخته بود. ولی زمانیکه پروژه اجرا می‌شد، نسبت به طراحی که در سمت وِیژوال استودیو انجام داده بودیم، دکمه‌ها  بزرگتر و منوها بزرگتر و شکسته شده بودند. در حقیقت، سمت طراحی و سمت اجرای پروژه، هم خوانی نداشتند. در حالیکه ما قبلا بر روی مانیتور‌های HD و رزولوشن‌ها HD، هیچ مشکلی در طراحی و اجرای پروژه نداشتیم و هم خوانی لازم را باهم داشتند. بعد از جستجوهای متعدد، به این مطلب پی بردیم که این مشکل بیشتر برنامه نویسانی هست که از سیستم‌هایی با رزولوشن بالا و مانیتور‌های 4K استفاده می‌کنند و پاسخ مناسبی به کاربران داده نشده است. با تست راه‌های متعدد و جستجوهای پی در پی، به پاسخ قطعی رسیدیم و خواستم این مطلب  را به صورت مقاله‌ای کوتاه، با شما به اشتراک بگذارم.
مشخصات سیستمی که مشکل زیر را دارد : ویندوز 10  نسخه  Enterprise  x64 و ویژوال استودیو 2015 نسخه  Enterprise 
نمونه اسکرین شات گرفته شده که مشکل یکی از کاربران ایرانی بود و برای حل مشکل خود، اسکرین شات صفحه نمایش خود را قرار داده بود و به پاسخ قطعی نرسیده بود:

  اگر ملاحظه کنید، تصویر سمت راست، از پروژه‌ای بر روی VirtualBox با رزولوشن و DPI پایین در دیزاین ویژوال استودیو و تصویر سمت چپ از همان پروژه در دیزاین ویژوال استودیو با رزولوشن بالا و مانیتور 4K تهیه شده‌است و ملاحظه می‌کنید که پروژه به هم ریخته است و این مشکل در خیلی از برنامه‌های دیگر نیز موجود می‌باشد؛ مانند SQL SERVER و ...
 نمونه اسکرین شات گرفته شده از بعضی پنجره‌های SQL server 

حال برای رفع این مشکل چه باید کرد؟ به صورت زیر عمل می‌کنیم  

  1. به مسیر زیر در رجیستری مراجعه می‌کنیم :    
HKEY_LOCAL_MACHINE > SOFTWARE > Microsoft > Windows > CurrentVersion > SideBySide
 و رایت کلیک کرده  NEW > DWORD (32 bit) Value  انتخاب کرده و نام را PreferExternalManifest وارد کرده و Value را بر روی 1 قرار می‌دهیم .

     

2. نرم افزار Resourcehacke را دانلود کرده و آن‌را اجرا کرده و از قسمت File، بر روی Open کلیک کرده و مسیر ویژوال استودیو را به نرم افزار داده و  Ok را انتخاب می‌کنیم . 
C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 14.0\Common7\IDE


بعد از بارگذاری اطلاعات ویژوال استودیو در نرم افزار  Resourcehacke، از سمت چپ بر روی Manifest و 1:1033 کلیک کرده و dpiAware را بر روی False قرار می‌دهیم .
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="yes"?> 
<assembly xmlns="urn:schemas-microsoft-com:asm.v1" manifestVersion="1.0"> 
  <application xmlns="urn:schemas-microsoft-com:asm.v3"> 
    <windowsSettings> 
      <dpiAware xmlns="http://schemas.microsoft.com/SMI/2005/WindowsSettings">False</dpiAware> 
    </windowsSettings> 
  </application> 
</assembly>

ودر آخر سیستم را ریستارت کرده و با همان رزولوشن بالا و مانیتور 4K، ویژوال استودیو را اجرا می‌کنیم و ملاحظه میکنیم که مشکل خاصی وجود ندارد و سمت دیزاین با سمت اجرای پروژه همخوانی دارد و همسان می‌باشد.

مطالب
ایجاد سرویس چندلایه‎ی WCF با Entity Framework در قالب پروژه - 6
پروژه را اجرا کنید و در WCF Test Client به وسیله‌ی متد AddNews دو خبر جدید درج کنید. 

روی متدهای GetAllCategory و GetAllNews به صورت جداگانه کلیک کنید. متوجه خواهید شد که هرچند در کلاس tblNews شی‌ای از نوع tblCategory و در کلاس tblCategory شی‌ای از نوع مجموعه‌ی tblNews به صورت Virtual تعریف شده است ولی در بر خلاف انتظارمان اثری از آن در این‌جا دیده نمی‌شود. نتیجه‌ی مشاهده‌شده به خاطر است که در هر دو تعریف صفت DataMember را به ویژگی‌های ناوبری اختصاص نداده ایم و این می‌تواند راهبرد ما در طراحی WCF باشد. ولی اگر می‌خواهید ویژگی ناوبری میان موجودیت‌ها در متدهای ما هم دیده شود ادامه‌ی این درس را بخوانید وگرنه ممکن است تصمیم داشته باشید در صورت نیاز به پیوند میان موجودیت‌ها، متد جدیدی بنویسید و از دستورهای Linq استفاده کنید و یا برای این‌کار از Stored Procedured بهره ببرید.

در اینجا من این سناریو را دنبال می‌کنم که در صورتی که متد GetAllNews اجرا شود؛ بدون این‌که نیاز باشد برای دانستن نام دسته‌ی خبر از متد دیگری مانند GetAllCategory استفاده کنیم؛ رکورد وابسته موجودیت دسته در هر خبر نشان داده شود.

از Solution Explorer فایل MyNewsModel.tt را باز کنید و دنبال کد زیر بگردید:

  public string NavigationProperty(NavigationProperty navigationProperty)
    {
        var endType = _typeMapper.GetTypeName(navigationProperty.ToEndMember.GetEntityType());
        return string.Format(
            CultureInfo.InvariantCulture,
            "{0} {1} {2} {{ {3}get; {4}set; }}",
            AccessibilityAndVirtual(Accessibility.ForProperty(navigationProperty)),
            navigationProperty.ToEndMember.RelationshipMultiplicity == RelationshipMultiplicity.Many ? ("ICollection<" + endType + ">") : endType,
            _code.Escape(navigationProperty),
            _code.SpaceAfter(Accessibility.ForGetter(navigationProperty)),
            _code.SpaceAfter(Accessibility.ForSetter(navigationProperty)));
    }

سپس آن‌را به صورت زیر ویرایش کنید:

  public string NavigationProperty(NavigationProperty navigationProperty)
    {
        var endType = _typeMapper.GetTypeName(navigationProperty.ToEndMember.GetEntityType());
        return string.Format(
            CultureInfo.InvariantCulture,
            "{0}{1} {2} {3} {{ {4}get; {5}set; }}",
navigationProperty.ToEndMember.RelationshipMultiplicity != RelationshipMultiplicity.Many ? "[DataMember]" + Environment.NewLine : "",
            AccessibilityAndVirtual(Accessibility.ForProperty(navigationProperty)),
            navigationProperty.ToEndMember.RelationshipMultiplicity == RelationshipMultiplicity.Many ? ("ICollection<" + endType + ">") : endType,
            _code.Escape(navigationProperty),
            _code.SpaceAfter(Accessibility.ForGetter(navigationProperty)),
            _code.SpaceAfter(Accessibility.ForSetter(navigationProperty)));
    }  

پس از ذخیره‌ی فایل، خواهید دید که صفت DataMember در کلاس tblNews پیش از ویژگی tblCategory افزوده شده است. بار دیگر پروژه را اجرا کنید. روی متد GetAllNews کلیک کنید و روی دکمه Invoke بفشارید. خواهید دید که هرچند tblCategory در ویژگی‌های آن قرار گرفته است ولی مقدار آن Null است. برای حل این مشکل باید از Solution Explorer فایل MyNewsService.cs را باز کنید و به به جای کد مربوط به متدهای GetAllNews و GetNews کدهای زیر را قرار دهید:

       public List<tblNews> GetAllNews()
        {
            return dbMyNews.tblNews.Include(p=>p.tblCategory).Where(c=>c.IsDeleted == false).ToList(); 
        }

        public tblNews GetNews(int tblNewsId)
        {
            return dbMyNews.tblNews.Include(p => p.tblCategory).FirstOrDefault(p => p.tblNewsId == tblNewsId);
        }

این بار اگر پروژه را اجرا کنید با نتیجه‌ای مانند شکل زیر روبه‌رو خواهید شد:

در بخش هفتم پیرامون میزبانی WCF Library خواهم نوشت.

اشتراک‌ها
ساخت آسان قالب ActionBar در اندروید

یکی از اشیایی که در ساخت بسیاری از برنامه‌های اندرویدی به کار می‌رود اکشن بار Action bar (نوار عملیات) است. در این سایت شما با یک سازنده خودکار اکشن بار طرف هستید که طبق سلایق خود به طور زنده اکشن بار را طراحی می‌کنید و سپس کد سازنده و فایل‌های drawable آن طرح را به راحتی می‌توانید در قالب یک فایل zip دانلود کنید.

ساخت آسان قالب ActionBar در اندروید
مطالب
توضیح مثالی از SIMD برای نشان دادن عملکرد آن - SIMD Performance
پیشنیازها

SIMD یا ترجمه آن به فارسی به معنی «تک دستورالعمل و چند داده»، قابلیت آن‌را دارد تا بر روی مقادیر عددی به صورت موازی و با استفاده از پردازنده کار کند. اگر بتوانیم ساختار پروژه‌های خود را به طوری ایجاد کنیم تا بتوانیم از SIMD در پردازش‌های خود استفاده کنیم، سرعت انجام فعالیت‌ها، بسیار زیاد افزایش پیدا خواهند کرد؛ به خصوص این امر در حجم‌های پردازشی زیاد محسوس خواهد بود. البته مدیریت استفاده از منابع و پردازنده نباید فراموش شوند.
اطلاعات لازم از SIMD و نحوه عملکرد آن را می‌توانید در مقاله پیشنیاز بیابید. در این مقاله قصد داریم تا یک مثال ساده از کارآیی SIMD را مطرح کنیم. مثال زیر از مثال SimdSpike الگو برداری شده است و تغییراتی نیز جهت تکمیل شدن آن انجام شده است.
در این مثال می‌خواهیم نمونه کدهایی را با روش‌های معمول اجرا کنیم و زمان اجرای آن را با زمان اجرای همان مثال‌ها با روش SIMD، مقایسه کنیم. 
با استفاده از ویژوال استودیو 2015 آپدیت 3 یک پروژه کنسول با چارچوب دات نت 4.6.1 ایجاد کرده‌ایم. البته می‌توانید ازدیگر نسخه‌ها هم استفاده کنید به شرط آنکه دات نت 4.6x را نصب کرده باشید.

در صورتی که ویژوال استودیوی شما دارای این ورژن و آپدیت نبود، می‌توانید چارچوب دات نت 4.6.1 را جداگانه در سیستم خود نصب نمایید. توجه داشته باشید که برای استفاده از چارچوب دات نت در ویژوال استودیو باید نسخه‌های DevPack یا DeveloperPack را نصب نمایید (دریافت  دات نت 4.6.1 نسخه مخصوص استفاده در ویژال استودیو). 

در پروژه ایجاد شده فایلی به نام Program.cs و در آن کلاس Program وجود دارد. در این کلاس تابع شروع کننده برنامه یعنی Main وجود دارد و برنامه از این تابع شروع خواهد شد.

نمایی از فایل‌های پروژه

در تابع شروع کننده برنامه ابتدا وضعیت پشتیبانی از SIMD را چک می‌کنیم. این کار را همانطور که قبلا در مقاله پیشنیاز توضیح داده شده است با استفاده از خاصیت Vector.IsHardwareAccelerated بررسی می‌کنیم. اگر مقدار آن برابر با False باشد به معنای عدم پشتیبانی می‌باشد و با بررسی این موضوع در اول برنامه، در صورت عدم پشتیبانی از SIMD به اجرای ادامه‌ی برنامه خاتمه می‌دهیم.

پس از بررسی وضعیت پشتیبانی از SIMD ، تابعی را که در فایل Utilities.cs نوشته شده است، فراخوانی می‌کنیم. این تابع به بررسی وضعیت تعداد رجیسترهای SIMD و وضعیت انواع نوع‌های داده‌ای در SIMD می‌پردازد. اگر هر نوع داده‌ای از SIMD پشتیبانی کند (که بستگی به نوع پردازنده شما دارد) اندازه هر نوع داده‌ای را در SIMD چاپ می‌کند و در صورت عدم پشتیبانی هر نوع داده‌ای از SIMD مقدار «عدم پشتیبانی SIMD از آن نوع داده‌ای» چاپ خواهد شد. 

  تا به اینجای برنامه کد‌های تابع شروع کننده به صورت زیر خواهد بود. 
using System.Numerics;
using static System.Console;

namespace TestSIMD
{
    class Program
    {
        private const int ArraySize = 7680 * 4320;
        static void Main(string[] args)
        {
            // بررسی وضعیت پشتیبانی از SIMD
            if (!Vector.IsHardwareAccelerated)
            {
                WriteLine("Hardware acceleration not supported.");
                WriteLine();
                return; // عدم پشتیبانی و خاتمه برنامه
            }
            WriteLine("Hardware acceleration is supported"); // اعلام پشتیبانی از SIMD
            WriteLine();

            // بررسی وضعیت نوع‌های داده ای در مشخصات سخت افزاری SIMD
            Utilities.PrintHardwareSpecificSimdEffectiveness();

            //به منظور عدم خروج از برنامه و دیدن نتایج آزمایش
            WriteLine("Press any key to exit");
            ReadKey();
        }
    }
}
اجرای برنامه هم به صورت زیر به نمایش در خواهد آمد. 

در فایل Utilities.cs، توابع دیگری هم وجود دارند که کارآیی هر یک به صورت توضیح در بالای هر تابع نوشته شده است. این توابع برای تولید یک نوع داده‌ای تصادفی و ایجاد آرایه‌ای از نوع داده‌ای به صورت تصادفی به کار برده می‌شوند. می توانید در سورس برنامه این توضیحات را مشاهده کنید.
تا به اینجا تنها به بررسی پشتیبانی سخت افزاری از SIMD پرداختیم و همچنین توانستیم نوع‌های داده‌ای را که SIMD در سخت افزار ما پشتیبانی می‌کند، شناسایی کنیم و اندازه رجیستر‌های آنها را بیابیم.
حال به بررسی عملکرد توابع SIMD می‌پردازیم و با نوشتن چند تابع، زمان اجرای محاسباتی آنها را با نوشتن همان توابع در حالت معمولی و ساده مقایسه می‌کنیم.
 برای انجام مقایسه، زمان اجرای یک عملیات را در حالت معمول، با زمان اجرای همان عملیات در حالت SIMD بررسی می‌کنیم. هر عملیات را 3 مرتبه پشت سر هم اجرا می‌کنیم و زمان آنها را ثبت می‌کنیم تا تفاوت زمان اجرا را با تکرار عملیات نیز مشاهده کنیم. توابعی که آزمایشات را انجام می‌دهند و زمان اجرا را ثبت و نمایش می‌دهند، در فایل PerformanceTests.cs و در کلاس PerformanceTests قرار دارند و از توابع سه کلاس دیگر که عملیات در آن نوشته شده‌اند، استفاده می‌کنند.
  • فایل IntSimdProcessor.cs
    • در این فایل کلاسی به نام IntSimdProcessor قرار دارد که شامل 6 تابع می‌باشد و این تابع‌ها با نوع داده‌ای صحیح یا همان Integer کار می‌کنند. نام کلاس هم به همین خاطر نام گذاری شده است. 
    • این 6 تابع در کل 3 عملیات را شامل عملیات‌های زیر انجام می‌دهند. یکبار در حالت معمولی و یکبار با استفاده از توابع SIMD این کار را انجام می‌دهند:
      • پیدا کردن بزرگترین و کوچکترین عدد در آرایه
      • جمع عناصر دو آرایه با هم با استفاده از یک آرایه کمکی که نتیجه در آرایه کمکی ریخته می‌شود
      • جمع عناصر دو آرایه بدون استفاده از آرایه کمکی که مجموع در آرایه اول ریخته می‌شود
    • در بالای هر تابع در این فایل توضیحات لازم درباره‌ی فعالیت آن تابع ذکر شده است.
 
  • فایل FloatSimdProcessor.cs
    • در این فایل کلاسی با نام FloatSimdProcessor قرار دارد که همانطور که از نام کلاس پیداست، توابعی برای کار بر روی اعداد از نوع داده‌ای float در آن نوشته شده‌اند.
    • در این کلاس هم 6 تابع برای انجام 3 عملیات زیر نوشته شده است که به ازای هر عملیات دو تابع یکی در حالت معمولی و یکی در حالت SIMD نوشته شده است.
      • جمع دو آرایه با استفاده از یک آرایه کمکی - مجموع در آرایه کمکی ریخته می‌شود
      • جمع دو آرایه اول ورودی - مجموع در آرایه سوم ریخته می‌شود
      • جمع دو آرایه بدون استفاده از آرایه کمکی - مجموع در آرایه اول ریخته می‌شود
    • در آزمایشات نوشته شده در کلاس PerformanceTests  تنها از عملیات آخری استفاده شده است و از دو عملیات اول استفاده نشده است که در صورت تمایل می‌توانید از دیگر عملیات‌ها نیز استفاده کنید.
    • در بالای هر تابع در این فایل توضیحات لازم درباره‌ی فعالیت آن تابع نیز ذکر شده است.
 
  • فایل UShortSimdProcessor.cs
    • در این فایل کلاسی با نام UShortSimdProcessor قرار دارد و همانطور که از نام کلاس پیداست، توابعی برای کار بر روی اعداد از نوع داده‌ای ushort یا همان اعداد صحیح کوچک بدون علامت نوشته شده‌اند.
    • در این کلاس 12 تابع برای انجام 6 عملیات زیر نوشته شده‌است که به ازای هر عملیات، دو تابع یکی در حالت معمولی و یکی در حالت SIMD نوشته شده است.
      • جمع دو آرایه اول ورودی که مجموع در آرایه سوم ریخته می‌شود
      • جمع دو آرایه بدون استفاده از آرایه کمکی که مجموع در آرایه اول ریخته می‌شود
      • بدست آوردن کمترین و بیشترین مقدار در یک آرایه اعداد صحیح کوچک بدون علامت
      • جمع عناصر آرایه ورودی و ذخیره مجموع آنها در یک متغیر کمکی
      • جمع عناصر آرایه ورودی و ذخیره مجموع آنها در یک متغیر کمکی بدون بررسی سرریز (Overflow)
      • محاسبه میانگین و بدست آوردن کمترین و بیشترین مقدار در یک آرایه اعداد صحیح کوچک بدون علامت
    • در بالای هر تابع در این فایل توضیحات لازم درباره‌ی فعالیت آن تابع ذکر شده است.
 
حال در کلاس PerformanceTests برای انجام آزمایشات و مقایسه زمان اجرا، 10 تابع وجود دارند که 10 عملیات مختلف را بر روی 3 نوع داده‌ای، اجرا می‌کنند. 3 عملیات از کلاس IntSimdProcessor و یک عملیات از کلاس FloatSimdProcessor و 6 عملیات از کلاس UShortSimdProcessor را مورد آزمایش قرار داده‌ایم که در مجموع شامل 10 آزمایش در 10 تابع مختلف شده است.
public static void TestIntArrayAdditionFunctions(int testSetSize) {
    WriteLine();
    Write("Testing int array addition, generating test data...");
    var intsOne = GetRandomIntArray(testSetSize); //تولید آرایه عددی به صورت تصادفی
    var intsTwo = GetRandomIntArray(testSetSize);
    WriteLine($" done, testing...");// پایان تولید آرایه‌ها و شروع پردازش
    var naiveTimesMs = new List<long>(); // تعریف لیستی برای ریختن زمان پاسخ دهی در حالت ساده و معمولی
    var hwTimesMs = new List<long>(); // تعریف لیستی برای ریختن زمان پاسخ دهی در حالت SIMD و سخت افزاری 
    for (var i = 0; i < 3; i++) { // ایجاد حلقه برای تکرار محاسبات برای اندازه گیری زمان در حالت تکراری
        stopwatch.Restart();//شروع ثبت زمان
        var result = IntSimdProcessor.NaiveSumFunc(intsOne, intsTwo);//اجرای تابع جمع دو آرایه
        var naiveTimeMs = stopwatch.ElapsedMilliseconds;//ثبت زمان
        naiveTimesMs.Add(naiveTimeMs);//افزودن زمان ثبت شده به لیست زمان‌های ساده و معمول
        WriteLine($"Naive analysis took:                {naiveTimeMs}ms (last value = {result.Last()}).");

        stopwatch.Restart();//شروع ثبت زمان
        result = IntSimdProcessor.HWAcceleratedSumFunc(intsOne, intsTwo);//اجرای تابع جمع دو آرایه در حالت سخت افزاری
        var hwTimeMs = stopwatch.ElapsedMilliseconds;//ثبت زمان
        hwTimesMs.Add(hwTimeMs);//افزودن زمان به لیست زمان‌های سخت افزاری
        WriteLine($"Hareware accelerated analysis took: {hwTimeMs}ms (last value = {result.Last()}).");
    }//پایان حلقه و چاپ نتایج
    WriteLine("Int array addition:");
    WriteLine($"Naive method average time:          {naiveTimesMs.Average():.##}");
    WriteLine($"HW accelerated method average time: {hwTimesMs.Average():.##}");
    WriteLine($"Hardware speedup:                   {naiveTimesMs.Average() / hwTimesMs.Average():P}%");
}
در بالا تکه کدی مربوط به تابع آزمایش اول از کلاس PerformanceTests قرار دارد و وظیفه دارد عملیات جمع دو آرایه را با استفاده از یک آرایه کمکی اعداد صحیح، هم در حالت معمولی و هم در حالت SIMD انجام دهد و زمان اجرای آنها را ثبت و نمایش دهد تا بتوانیم این زمان اجرا‌ها را با هم مقایسه کنیم.
ساختار و روند اجرای کلیه آزمایش‌ها و توابع در کلاس PerformanceTests با یکدیگر یکسان است و از یک stopwatch یا همان کرنومتر برای محاسبه زمان اجرا استفاده شده است.
هر کدام از این توابع یک عملیات را مورد بررسی قرار می‌دهند و هر عملیات را 3 مرتبه اجرا می‌کنند تا زمان تکرار اجرا نیز مورد مقایسه قرار گیرد.

نام تابع ذکر شده نشان دهنده آزمایش بر روی آرایه اعداد صحیح یا همان Integer می‌باشد که شامل یک پارامتر ورودی از نوع عدد صحیح می‌باشد. این پارامتر ورودی نشان دهنده اندازه هر آرایه‌ای می‌باشد که قرار است تولید شود.  

TestIntArrayAdditionFunctions(int testSetSize)

در قدم اول این تابع، باید آرایه‌ها را تولید کنیم که کد آن به صورت زیر است.

Write("Testing int array addition, generating test data...");
var intsOne = GetRandomIntArray(testSetSize);
var intsTwo = GetRandomIntArray(testSetSize);
WriteLine($" done, testing...");

ابتدا در خروجی چاپ می‌کنیم که در حال ایجاد داده‌های مربوط به آزمایش هستیم و سپس با استفاده از تابع GetRandomIntArray آرایه‌ای را ایجاد می‌کنیم و در متغیر‌های مربوطه می‌ریزیم. این تابع دارای یک پارامتر ورودی از نوع عدد صحیح است که آرایه‌ای را به طول پارامتر ورودی تولید می‌کند. این تابع در فایل Utilities.cs قرار دارد.

در پایان تولید آرایه‌ها، اتمام تولید و ایجاد آرایه‌ها را با چاپ در خروجی اعلام میکنیم.

سپس با معرفی دو لیست زیر می‌توانیم زمان‌های اجرا را در آنها بریزیم و در پایان، تابع میانگین این زمان‌ها را محاسبه و چاپ کنیم. لیست اول برای نگهداری زمان‌های اجرای عملیات در حالت معمولی و لیست دوم برای نگهداری زمانهای اجرای عملیات در حالت SIMD می‌باشد.

var naiveTimesMs = new List<long>();
var hwTimesMs = new List<long>();

سپس با ایجاد حلقه ای از 0 تا 3 که در کل 3 مرتبه اجرا می‌شود عملیات را تکرار و زمان آن را ثبت می‌کنیم. 

for (var i = 0; i < 3; i++)

درون حلقه یک عملیات را در دوحالت معمولی یا ساده و SIMD اجرا می‌کنیم. قبل از اجرای عملیات اول ابتدا stopwatch را ریست می‌کنیم. با این کار زمان صفر شده و شروع به اندازه گیری می‌کند. سپس عملیات مربوط به جمع دو آرایه را در حالت معمولی که در فایل IntSimdProcessor.cs قرار دارد، فراخوانی می‌کنیم. پس از اجرای این عملیات مقدار stopwatch را به میلی ثانیه در یک متغیر ذخیره میکنیم و این مقدار را به لیست زمان‌های اجرای معمولی اضافه می‌کنیم. در نهایت نتیجه زمان اجرا را در خروجی چاپ می‌کنیم. 

stopwatch.Restart();
var result = IntSimdProcessor.NaiveSumFunc(intsOne, intsTwo);
var naiveTimeMs = stopwatch.ElapsedMilliseconds;
naiveTimesMs.Add(naiveTimeMs);
WriteLine($"Naive analysis took:                {naiveTimeMs}ms (last value = {result.Last()}).");

پس از اجرای عملیات در حالت ساده یا معمولی، حال نوبت همان عملیات در حالت SIMD می‌باشد. دوباره stopwatch را ریست می‌کنیم و عملیات در SIMD را اجرا کرده و بعد از آن مقدار stopwatch را درون متغیری میریزیم و آن را به لیست زمان‌های اجرای عملیات در SIMD اضافه می‌کنیم و در نهایت نتیجه زمان اجرا را در خروجی چاپ می‌کنیم. 

stopwatch.Restart();
result = IntSimdProcessor.HWAcceleratedSumFunc(intsOne, intsTwo);
var hwTimeMs = stopwatch.ElapsedMilliseconds;
hwTimesMs.Add(hwTimeMs);
WriteLine($"Hareware accelerated analysis took: {hwTimeMs}ms (last value = {result.Last()}).");

پس از اجرای حلقه، حال نوبت به نمایش نتیجه میانگین زمان‌ها در خروجی است. ابتدا میانگین زمان‌های اجرا در حالت ساده یا معمولی را که به میلی ثانیه است را در خروجی چاپ می‌کنیم. بعد از آن میانگین زمان‌های اجرا در حالت SIMD را در خروجی چاپ می‌کنیم و در آخر سرعت زمان اجرا در حالت SIMD را نسبت به حالت معمولی به درصد چاپ می‌کنیم. 

WriteLine($"Naive method average time:          {naiveTimesMs.Average():.##}");
WriteLine($"HW accelerated method average time: {hwTimesMs.Average():.##}");
WriteLine($"Hardware speedup:                   {naiveTimesMs.Average() / hwTimesMs.Average():P}%");

در این مقاله تنها به توضیحی در مورد این آزمایش اکتفا می‌کنیم. لازم به ذکر است که دیگر آزمایش‌ها نیز دقیقا ساختاری مشابه این آزمایش را دارند و تنها عملیات اجرا در آنها متفاوت است. در کلاس PerformanceTests توضیحات لازم مربوط به هر آزمایش و تابع داده شده است و می‌توانید با مراجعه به کد برنامه آنها را مورد بررسی قرار دهید.

برای اجرای تمامی آزمایش‌ها، کلیه توابع نوشته شده در کلاس PerformanceTests را در کلاس Program و در تابع Main که تابع شروع کننده برنامه می‌باشد، پس از بررسی وضعیت نوع‌های داده‌ای قرار می‌دهیم.

تصویر مربوط به اجرای کامل برنامه را می‌توانید مشاهده می‌کنید. 

این جدول بر اساس یک بار اجرای برنامه در سیستم من ترسیم شده است و اجرای برنامه در سیستم‌های مختلف خروجی‌های متفاوتی را دارد. لازم به ذکر است که اندازه آرایه‌ها بسیار بزرگ است و این نتایج با آرایه‌هایی به طول بیش از هزاران هزار عنصر می‌باشد.

زمان‌ها در جدول به میلی ثانیه می‌باشد.

ردیف

عملیات

دور اول

دور دوم

دور سوم

میانگین حالت ساده

میانگین حالت SIMD

درحالت ساده

درحالت SIMD

درحالت ساده

درحالت SIMD

درحالت ساده

درحالت SIMD

1

جمع دو آرایه با استفاده از یک آرایه کمکی در اعداد صحیح

157

131

128

131

128

138

137.67

133.33

2

جمع دو آرایه بدون استفاده از آرایه کمکی در اعداد float

122

133

99

99

99

93

106.67

108.33

3

جمع دو آرایه بدون استفاده از آرایه کمکی در اعداد صحیح

83

73

86

88

78

81

82.33

80.67

4

جمع دو آرایه اول ورودی - مجموع در آرایه سوم ریخته می‌شود - در اعداد صحیح کوچک بدون علامت

58

63

50

48

58

46

55.33

52.33

5

جمع دو آرایه بدون استفاده از آرایه کمکی در اعداد صحیح کوچک بدون علامت

55

40

53

36

53

46

53.67

40.67

6

بدست آوردن کمترین و بیشترین مقدار در یک آرایه اعداد صحیح

91

36

91

39

90.67

38

90.66

38

7

بدست آوردن کمترین و بیشترین مقدار در یک آرایه اعداد صحیح کوچک بدون علامت

90

20

89

19

88

18

89

19

8

جمع عناصر آرایه ورودی و ذخیره مجموع آنها در یک متغیر کمکی

33

309

32

263

31

291

32

287.67

9

جمع عناصر آرایه ورودی و ذخیره مجموع آنها در یک متغیر کمکی بدون بررسی سرریز

30

13

29

13

30

12

29.67

12.67

10

محاسبه میانگین و بدست آوردن کمترین و بیشترین مقدار در آرایه اعداد صحیح کوچک بدون علامت

89

50

90

51

90

49

89.57

50



سورس کامل برنامه را که شامل تغییراتی در توابع برای بهبود و اضافه شدن کامنت برای فهم بیشتر کدها می‌باشد، در زیر می‌توانید دریافت کنید: 
   TestSIMD.zip  

مطالب
ذخیره سازی فایل‌ها در دیتابیس یا استفاده از فایل سیستم متداول؟

اگر به ساز و کار شیرپوینت مایکروسافت دقت کنید، همه چیز را داخل دیتابیس ذخیره می‌کند (از اطلاعات رکوردها گرفته تا فایل‌ها و غیره). حال شاید این سؤال مطرح شود که برای ذخیره سازی فایل‌هایی با تعداد بیش از یک میلیون عدد، استفاده از دیتابیس مناسب است یا فایل سیستم متداول. برای پاسخ به این سؤال باید به نکات ذیل توجه داشت:

- هر نوع عملیاتی که بر روی فایل‌ها صورت گیرد، بستن، بازکردن و غیره، نیازمند اعمالی در سطح سیستم عامل است (برای مثال بررسی سطح دسترسی لازم برای انجام این‌کارها).
- هر گونه عملیاتی بر روی فایل‌ها نیازمند یک حداقل قفل گذاری بر روی آن‌ها است که این نیز مصرف CPU قابل توجهی را سبب خواهد شد.
- تمامی اعمال ذکر شده کل سرور و تمامی سرویس‌های در حال اجرا را تحت تاثیر قرار داده و بازدهی آن‌ها‌را کاهش می‌دهند.
- حتی سیستم عامل‌ها نیز از یک file system database جهت مدیریت اعمال خود استفاده می‌کنند اما این روش برای مدیریت میلیون‌ها و میلیاردها فایل بهینه سازی نشده است.
- ذخیره سازی میلیون‌ها و میلیاردها فایل به تدریج سبب ایجاد fragmentation قابل توجهی شده و این مورد نیز بر روی کارآیی تاثیر منفی خواهد گذاشت (همچنین این مورد بر روی طول عمر تجهیزات ذخیره سازی داده‌ها تاثیر منفی دارند).
- تهیه پشتیبان و بازگرداندن میلیون‌ها فایل بسیار زمانگیر است (برای مثال جابجایی یک فایل یک مگابایتی بسیار سریعتر است از جابجایی 100 فایل 10 کیلوبایتی).
- مدیریت تغییرات و همچنین بررسی اینکه چه شخصی چه فایلی را قرار داده، حذف کرده یا تغییر داده است در حالت استفاده از file system مشکل است.
- به صورت پیش فرض عموما مباحث replication و امثال آن‌ توسط روش استفاده از file system خصوصا با تعداد بالای فایل، پشتیبانی نمی‌شود.
- در حالت استفاده از file system ، برنامه‌های وب باید دسترسی write بر روی یک سری پوشه داشته باشند که این مورد همیشه از دیدگاه امنیتی مساله ساز بوده و مشکل آفرین.
- کرش file system مساوی است با کرش سیستم عامل و بازگشت این‌ها زمان‌بر خواهد بود.

با توجه به این نکات استفاده از دیتابیس برای ذخیره سازی تعداد زیادی فایل، مزایای زیر را به همراه خواهد داشت:

- اکثر سیستم‌های دیتابیسی امروزی برای کار با حجم عظیمی از داده‌ها به حد بلوغ خود رسیده‌اند.
- هنگام استفاده از دیتابیس برای ذخیره سازی فایل‌ها دیگر سر و کار ما با میلیون‌ها فایل نخواهد بود و حداکثر چند فایل دیتابیس و ملحقات آن مانند لاگ فایل، کل سیستم را تشکیل می‌دهند.
- فایل‌های دیتابیس برای مثال SQL Server ، همیشه توسط SQL Server در حالت باز قرار داشته و مباحث قفل‌گذاری بر روی فایل‌های دیتابیس و بررسی سطح دسترسی و غیره توسط سیستم عامل در این‌جا به حداقل خود می‌رسد.
- در این حالت بار سیستم عامل شما تنها سیستمی است که مشغول سرویس دهی اطلاعات دیتابیس‌های شما است.
- جستجوی فایل‌ها، حتی جستجو در محتوای این فایل‌های ذخیره شده در یک دیتابیس بسیار سریعتر از روش file system می‌باشد. امکان استفاده از کوئری‌های SQL انعطاف پذیری خاصی را به این سیستم‌ها خواهند داد (برای مثال قابلیت full text search مربوط به SQL server امکان جستجو بر روی رکوردهایی با محتوای pdf را نیز پس از انجام اندکی تنظیمات، دارا می‌باشد).
- هنگام کار با دیتابیس مباحث تراکنشی نقش بسیار حائز اهمیتی را بازی می‌کنند اما عموما سیستم عامل‌ها در این زمینه نیازمند کار و برنامه نویسی قابل توجهی هستند (این قابلیت به ویندوز ویستا اضافه شده است).
- کرش یک دیتابیس عموما سبب کرش سیستم عامل یا حتی کرش سایر دیتابیس‌های موجود نخواهد شد.
- امکان تهیه پشتیبان از دیتابیس‌ها و بازیابی آن‌ها ساده است. (حداقل از بازیابی میلیون‌ها فایل ساده‌تر است)
- امکانات replication به صورت پیش فرض در اکثر سیستم‌های دیتابیسی امروزی مهیا است.
- امکان ثبت وقایع و مدیریت اطلاعات افزوده شده به دیتابیس، از طریق نرم افزارهایی که برای این کار نوشته خواهند شد (یا حتی امکانات توکار این برنامه‌ها) از هر لحاظ نسبت به روش file system برتری دارد.
- امکانات سوئیچ کردن به دیتابیسی دیگر در شبکه در صورت کرش یک نود، مهیا است و پیش بینی شده است.
- برای استفاده از یک دیتابیس توسط یک برنامه وب، نیازی به داشتن دسترسی write بر روی هیچ فولدری وجود ندارد که این خود یک مزیت امنیتی مهم است و همچنین امکان محدود کردن سطوح دسترسی به فایل‌های ذخیره شده در دیتابیس با برنامه‌های نوشته شده نیز ساده‌تر است. (البته در این‌جا مسلما منظور از دیتابیس، دیتابیس Access نیست و SQL Server یا MySQL مد نظر هستند)


نظرات اشتراک‌ها
Visual Studio 2017 منتشر شد
با تشکر. عمده‌ی حجم آن به علت وجود Xamarin و SDKهای اندروید است: