مطالب
C# 12.0 - Experimental Attribute
گاهی از اوقات ممکن است یک ویژگی تکمیل نشده، سر از نگارش‌های release درآورد؛ چون نیاز به دریافت بازخوردی در این مورد وجود دارد و یا اینکه قرار است در طی چند مرحله تکمیل شود. برای اینکه یک چنین مساله‌ای خصوصا از طرف نویسندگان کتابخانه‌ها و فریم‌ورک‌ها مشخص شود، ویژگی جدید System.Diagnostics.CodeAnalysis.ExperimentalAttribute به دات‌نت 8 اضافه شده‌است.
در این حالت اگر کدی، شروع به استفاده‌ی از یک چنین عضو‌های آزمایشی کند، یک خطای زمان کامپایل رخ می‌دهد؛ مگر اینکه آن قطعه کد نیز دقیقا با همین ویژگی مزین شود. در اینجا می‌توان نوع‌ها، اسمبلی‌ها و حتی اعضای آن‌ها را آزمایشی تعریف کرد. اگر کل یک نوع را به صورت آزمایشی معرفی کنیم، تمام اعضای آن هم آزمایشی خواهند بود.


بررسی ویژگی Experimental با یک مثال

در ادامه نحوه‌ی اعمال ویژگی Experimental را به همراه یک diagnosticId که به کل یک کلاس اعمال شده‌است، مشاهده می‌کنید. از این diagnosticId در حین تولید متن خطاها و یا برای شناسایی آن‌ها، استفاده می‌شود:
using System.Diagnostics.CodeAnalysis;

namespace CS8Tests;

[Experimental(diagnosticId: "Test001")]
public class ExperimentalAttributeDemo
{
    public void Print()
    {
        Console.WriteLine("Hello Experimental Attribute");
    }
}
پس از این تعریف، اگر در قسمت دیگری از برنامه بخواهیم از این کلاس استفاده کنیم:
var experimentalAttributeDemo = new ExperimentalAttributeDemo();
با خطای زیر مواجه خواهیم شد:
error Test001: 'CS8Tests.ExperimentalAttributeDemo' is for evaluation purposes only
and is subject to change or removal in future updates. Suppress this diagnostic to proceed.
برای مواجه شدن با یک چنین خطایی، می‌توان دو روش زیر را در پیش گرفت:
الف) غیرفعال کردن سراسری گزارش این نوع خطاها در فایل csproj. برنامه:
<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">
  <PropertyGroup>
    <OutputType>Exe</OutputType>
    <TargetFramework>net8.0</TargetFramework>
    <ImplicitUsings>enable</ImplicitUsings>
    <Nullable>enable</Nullable>

    <NoWarn>Test001</NoWarn>
  </PropertyGroup>
</Project>
در اینجا اضافه شدن NoWarn را بر اساس diagnosticId ویژگی آزمایشی تعریف شده، مشاهده می‌کنید. این تنظیم سراسری است و به تمام قسمت‌های پروژه‌ی جاری اعمال می‌شود. اضافه کردن آن هم فقط یکبار صورت می‌گیرد.

ب) غیرفعال کردن موضعی آن، صرفا در محل استفاده
برای غیرفعال کردن محلی این بررسی، تنها کافی است با استفاده از pragma warning# یکبار آن‌را غیرفعال کرده و پس از پایان کار، مجددا آن‌را فعال کنیم:
#pragma warning disable Test001
var demo = new ExperimentalAttributeDemo();
#pragma warning restore Test001
همانطور که مشاهده می‌کنید، این فعال و غیرفعال کردن هم بر اساس diagnosticId صورت می‌گیرد. بدیهی است این تنظیم سراسری نبوده و درصورت بکارگیری این قطعه کد در قسمت‌های دیگر برنامه، باید مجددا تکرار شود.

و اگر این مثال را کمی پیچیده‌تر کنیم، به حالت زیر می‌رسیم:
using System.Diagnostics.CodeAnalysis;

namespace CS8Tests;

[Experimental(diagnosticId: "Test001")]
public class ExperimentalAttributeDemo
{
    [Experimental(diagnosticId: "Test002")]
    public void Print()
    {
        Console.WriteLine("Hello Experimental Attribute");
    }
}
در اینجا دو ویژگی آزمایشی، با دو diagnosticId متفاوت تعریف شده‌اند. در این حالت اگر سعی کنیم قطعه کد زیر را کامپایل کنیم:
var demo = new ExperimentalAttributeDemo();
demo.Print();
به ازای هر ویژگی آزمایشی تعریف شده، یک خطای کامپایلر جداگانه را دریافت می‌کنیم. به همین جهت برای رفع این خطاها، یا باید از روش غیرفعال سازی سراسری آن‌ها پیش‌رفت:
<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">
  <PropertyGroup>
    <OutputType>Exe</OutputType>
    <TargetFramework>net8.0</TargetFramework>
    <ImplicitUsings>enable</ImplicitUsings>
    <Nullable>enable</Nullable>

    <NoWarn>Test001,Test002</NoWarn>
  </PropertyGroup>
</Project>
 و یا می‌توان به صورت محلی زیر عمل کرد:
#pragma warning disable Test001,Test002
var demo = new ExperimentalAttributeDemo();
demo.Print();
#pragma warning restore Test001,Test002
در اینجا ذکر هر دو diagnosticId، ضروری است.
مطالب
امکان تغییر رشته‌ی اتصالی به بانک اطلاعاتی در EF Core در زمان اجرای برنامه
تغییر پویای رشته‌ی اتصالی به بانک اطلاعاتی در نگارش‌های پیشین EF، مشکل بودند که نمونه‌هایی از آن را پیشتر در مطالب زیر مشاهده کرده‌اید:
- «تنظیم رشته اتصالی Entity Framework به بانک اطلاعاتی به وسیله کد»
- «استفاده از چندین بانک اطلاعاتی به صورت همزمان در EF Code First»

اما EF Core نه تنها این مشکل را پوشش را داده‌است، بلکه امکان تزریق وابستگی‌ها و استفاده‌ی از سرویس‌های مختلف را نیز در این حین، پیش بینی کرده‌است که در ادامه جزئیات آن‌را مرور می‌کنیم.


نیاز به تغییر رشته‌ی اتصالی به بانک اطلاعاتی در زمان اجرا

دلایل نیاز به امکان تغییر رشته‌ی اتصالی در زمان اجرا شامل موارد زیر هستند:
- در برنامه‌هایی کمی پیچیده‌تر و سابقه دار، ممکن است عملیات تجاری یکسال را در بانک اطلاعاتی سال 98 و دیگری را در بانک اطلاعاتی سال 99 ثبت کنید. در این حالت کاربران باید بتوانند در زمان اجرا به هر بانک اطلاعاتی که پیشتر با آن کار کرده‌اند، متصل شده و از آن استفاده کنند.
- یکی از روش‌های پیاده سازی برنامه‌های چند مستاجری، داشتن یک بانک اطلاعاتی مجزا، به ازای هر مستاجر است. در این حالت نیز تک برنامه‌ی ما باید بتواند بر اساس Id مشتری، بانک اطلاعاتی متناظری را در زمان اجرا انتخاب کند.
- نیاز به داشتن چندین context در برنامه و کار با بانک‌های اطلاعاتی متفاوت در زمان اجرا؛ مانند کار با SQL Server، اوراکل و یا SQLite


روش تغییر رشته‌ی اتصالی به بانک اطلاعاتی در EF Core در زمان اجرای برنامه

اگر به روش ثبت متداول سرویس DbContext برنامه و پروایدر آن دقت کنیم:
services.AddDbContext<ApplicationDbContext>(options =>
      options.UseSqlServer(Configuration.GetConnectionString("DefaultConnection")
));
یک action delegate قابل مشاهده‌است. کار این اکشن، تنظیم پروایدر و تمام نیازهای یک رشته‌ی اتصالی به بانک اطلاعاتی، جهت شروع به کار با Context برنامه است. نکته‌ی مهمی که در اینجا وجود دارد، فراخوانی هرباره‌ی این action، به ازای هر اتصال تشکیل شده‌است. یعنی کدهای داخل این action delegate کش نمی‌شوند و همین مساله امکان تغییر پویای آن‌ها را میسر می‌کند.

یک نکته: چون این اطلاعات کش نمی‌شوند، اگر رشته‌ی اتصالی شما ثابت است (و نیازی به تغییر آن در زمان اجرای برنامه نیست)، محل تامین آن‌را به پیش از سطر services.AddDbContext انتقال دهید و فقط نتیجه‌ی محاسبه شده‌ی نهایی را استفاده کنید تا کارآیی برنامه افزایش یابد؛ در غیراینصورت فراخوانی Configuration.GetConnectionString مدام تکرار خواهد شد.


دریافت یک قالب قابل تغییر از تنظیمات برنامه و تغییر آن با هدرهای درخواست رسیده‌ی به آن

فرض کنید قالب رشته‌ی اتصالی برنامه در فایل appsettings.json به صورت زیر است:
"ConnectionStrings": {
    "ConnectionTemplate": "Data Source=.;Initial Catalog={db_Name};Integrated Security=True",
}
و db_Name آن قرار است برای مثال از یک query string، سشن، کوکی و یا فیلد خاصی در هدر HTTP رسیده تامین شود. برای مثال سال مالی انتخابی و یا شماره مستاجر انتخابی به صورت یک فیلد خاص HTTP به سمت برنامه ارسال می‌شوند.
بنابراین اکنون نیاز است به ازای هر درخواست رسیده بتوان به سرویس IHttpContextAccessor و شیء HttpContext.Request جاری دسترسی یافت و سپس از هدرهای رسیده، برای مثال هدر ویژه‌ی tenantId و یا year را پردازش کرد؛ اما در تعریف services.AddDbContext فوق چگونه می‌توان اینکار را انجام داد؟
خوشبختانه متد services.AddDbContext، دارای یک overload دیگر نیز هست که امکان دسترسی به تمام سرویس‌های جاری سیستم را میسر می‌کند:
services.AddDbContext<ApplicationDbContext>((serviceProvider, dbContextBuilder) =>
{
   var connectionStringTemplate = Configuration.GetConnectionString("ConnectionTemplate");
   var httpContextAccessor = serviceProvider.GetRequiredService<IHttpContextAccessor>();
   var dbName = httpContextAccessor.HttpContext.Request.Headers["tenantId"].First();
   var connectionString = connectionStringTemplate.Replace("{db_Name}", dbName);
   dbContextBuilder.UseSqlServer(connectionString);
});
همانطور که مشاهده می‌کنید، overload دوم متد services.AddDbContext، امکان ارسال serviceProvider را نیز به این action delegate دارد. پس از آن می‌توان توسط متد GetRequiredService آن به هر سرویس مدنظری که در سیستم ثبت شده‌است، دسترسی یافت و برای مثال در اینجا فیلد هدر سفارشی tenantId را از آن استخراج نمود و در قالب رشته‌ی اتصالی به بانک اطلاعاتی، در زمان اجرا به صورت پویایی جایگزین کرد.
همچنین در صورت نیاز می‌توان UseSqlServer آن‌را نیز در این action delegate به هر پروایدر دیگری در زمان اجرا تغییر داد و از این لحاظ محدودیتی وجود ندارد.

یک نکته: البته برنامه نباید هر tenantId ای را پردازش کند و این خودش می‌تواند تبدیل به یک نقیصه‌ی امنیتی شود. به همین جهت برای مثال می‌توان tenantId را در یک JWT قرار داد و در حین تعیین اعتبار آن و کاربر جاری، این مقدار را نیز بررسی کرد.
مطالب
بازسازی کد: جابجایی متد (Move method)
معمولا زمانیکه متدی از امکانات کلاس دیگری غیر از کلاسی که در آن تعریف شده است استفاده می‌کند، نیاز به چنین بازسازی کدی داریم. روش کلی این بازسازی کد، انتقال متد به کلاسی است که بیشترین تعلق را به آن دارد! 
جابجایی متد یکی از موارد پر تکرار و مهم در امر بازسازی کد است. این بازسازی در مراحل انجام دیگر بازسازی‌های کد، مانند شکستن کلاس نیز استفاده می‌شود. با این روش ساده می‌توان کلاس‌هایی با مسئولیت‌های محدود و مشخص را توسعه داد.  

مراحل انجام این بازسازی کد  

  1. تمامی امکانات کلاس مبدا را که متد مورد نظر از آنها استفاده می‌کند، بررسی نمایید که آیا آنها نیز نیاز به انتقال دارند یا خیر. 
  2. کلاس‌های پدر و فرزند کلاس مبدا را برای یافتن تعاریف دیگری از متد مورد نظر بررسی نمایید. اگر تعاریف دیگری وجود داشتند به راحتی نمی‌توان متد را جابجا کرد. در این صورت اگر قصد جابجایی داشتید، باید به فکر جابجایی رابطه چند ریختی موجود نیز باشید. 
  3. متد را در کلاس مقصد ایجاد نمایید. 
  4. بدنه متد را به متد مقصد منتقل نمایید و تمامی امکانات استفاده شده در آن را طوری تغییر دهید که در کلاس جدید کار کند. اگر متد، نیاز به اشاره‌ای به کلاس مبدا داشت، باید تعیین نمایید که به چه صورت این اشاره انجام شود. اگر مکانیزم مدیریت خطایی (exception handling) در متد مبدا پیاده سازی شده بود، تعیین کنید که آیا متد مبدا نیز کماکان امر مدیریت خطا را انجام خواهد داد، یا به متد مقصد انتقال خواهد یافت. 
  5. کد کلاس مقصد را کامپایل و تست نمایید. 
  6. اگر متد مبدا را به عنوان فراخوان متد مقصد نگه داشتید، باید تصمیم بگیرید که کلاس مقصد در آن متد به چه صورت استفاده خواهد شد. 
  7. فراخوانی متد مقصد را به بدنه متد مبدا اضافه کنید. 
  8. کد را کامپایل و تست نمایید.
  9. در مورد سرنوشت متد مبدا تصمیم گیری نمایید که آیا نیازی به وجود آن هست یا خیر. در صورتیکه از متد مبدا در مکان‌های زیادی استفاده شده یا متد در کتابخانه یا فریم ورکی است که کنترلی بر روی استفاده کنندگان آن وجود ندارد، احتمالا باقی ماندن متد به عنوان صرفا فراخوان، ایده خوبی باشد. 
  10. اگر متد مبدا را حذف کردید تمامی استفاده از آن را باید به متد مقصد تغییر دهید. توجه داشته باشید ممکن است سناریو ساختن کلاس جدید با کلاس قدیمی متفاوت باشد. 
  11. مجددا کد را کامپایل و تست نمایید.  

مثال: فرض کنید نرم افزاری برای مدیریت رویدادها و شرکت کنندگان آن‌ها تهیه کرده‌ایم. در این نرم افزار، کلاسی با نام Event وجود دارد و کلاسی نیز با نام Person که نام آنها کاملا نمایانگر استفاده آنها است.
بخشی از بدنه این کلاس‌ها به صورت زیر است:  
public class Event 
{ 
    public List<Person> Participants { get; internal set; } 
} 
public class Person 
{ 
    public int Id { get; private set; } 
    public void Participate(Event ev) 
    { 
        var isParticipatedAlready = ev.Participants.Any(ff => ff.Id == Id); 
        if (isParticipatedAlready) 
            return; 
        ev.Participants.Add(this); 
    } 
}
در کد مربوط به کلاس Person، شاهد متدی هستیم که عمل ثبت‌نام فرد را در یک رویداد انجام می‌دهد. اما با دقت به این متد مشاهده می‌کنیم که بدنه این متد بیشتر از اعضای کلاس Event استفاده می‌کند. حتی این استفاده باعث شده است که خصوصیت Participants از کلاس Event به صورت public تعریف شود که خود مشکل دیگری در این طراحی است.
در چنین شرایطی، بازسازی کد جابجایی متد می‌تواند در راستای انتقال مسئولیت‌های مناسب هر کلاس به بدنه آن و بهبود طراحی کمک کند. بعد از بازسازی کد شاهد چنین طراحی‌ای هستیم:  
public class Event 
{ 
    protected List<Person> Participants { get; set; } 
    public void Participate(Person person) 
    { 
        var isParticipatedAlready = Participants.Any(ff => ff.Id == person.Id); 
        if (isParticipatedAlready) 
            return; 
        Participants.Add(person); 
    } 
} 
public class Person 
{ 
    public int Id { get; private set; } 
}
بازسازی‌ای که انجام شد، دو تاثیر را بر روی طراحی این کلاس‌ها داشته است:
   اول: جایگذاری بهتر و منطقی‌تر مسئولیت‌های یک کلاس 
   دوم: کپسوله سازی آسان‌تر کلاس ها 

بازسازی کد جابجایی متد، سنگ بنای بیشتر بازسازی‌های مورد نیاز در فعالیت‌های روزمره تولید یا نگهداری نرم افزار است. علارغم این که این بازسازی ساده به نظر می‌رسد، در مجموعه کدهای پیچیده، انجام این بازسازی ممکن است امری طاقت فرسا شود.  
مطالب
بازسازی کد: تعریف متغیر توضیحی (Introduce explaining variable)
زمانیکه عبارت شرطی، یا محاسبات پیچیده‌ای در کد وجود دارد، می‌توان آن را به بخش‌های کوچکتری تقسیم و برای هر بخش، یک متغیر توضیحی ایجاد کرد؛ به طوری‌که نام متغیر، توضیح کافی ای در مورد آن بخش از عبارت باشد. 
در ادامه‌ی این بازسازی کد، معمولا می‌توان بازسازی کد جایگزینی متغیر موقتی با پرس و جو (Replace temp with query) را انجام داد. زیرا متغیرهای محلی صرفا در محدوده‌ی متد خود قابل دسترسی هستند و ممکن است توسعه‌ی یک متد بلند را به همراه بیاورند.
به طور مثال به تکه کد زیر توجه کنید:
if (platform.ToUpper().Contains("MAC") && browser.ToUpper().Contains("SAFARI")) 
{ 
        // do something 
}
این تکه کد با بررسی زیرساخت و مرورگر کاربر، کاری را انجام می‌دهد. اما با کمی دقت متوجه می‌شویم عبارت شرطی استفاده شده در آن کمی پیچیده است. می‌توان این کد را به صورت زیر بازسازی کرد. 
var isSafari = browser.ToUpper().Contains("SAFARI"); 
var isMac = platform.ToUpper().Contains("MAC"); 
if (isSafari && isMac) 
{ 
    // do something 
}
کد حاصل از بازسازی انجام شده، کدی خواناتر و قابل توسعه‌تر است (البته در این مثال با نمونه‌ای ساده سر و کار داریم و موارد واقعی‌تر معمولا پیچیدگی بیشتری دارند).  

مراحل انجام این بازسازی کد  

  1. متغیر محلی ای را ایجاد نمایید و بخشی از عبارت پیچیده را به آن مقداردهی کنید. 
  2. تمامی استفاده‌ها از آن بخش از عبارت را با مقدار متغیر جایگزین نمایید. 
  3. کد را کامپایل و تست نمایید. 
  4. برای بخش‌های دیگر عبارت پیچیده همین کارها را تکرار نمایید. 

مثال: با متدی که محاسبه قیمت نهایی یک کالا را انجام می‌دهد، شروع می‌کنیم.  
public decimal GetPrice() { 
    // price = base price - quantity * discount + shipping 
    return quantity * itemPrice - Math.Max(0, quantity - 500) * itemPrice * 0.05 
        + Math.Min(quantity * itemPrice * 0.1, 100); 
}
در اولین نگاه متوجه می‌شویم که می‌توان بخشی از محاسبات را که مربوط به قیمت پایه است، به صورت جداگانه در متغیری ذخیره نماییم:  
var basePrice = quantity * itemPrice;
با این تغییر، متد مورد نظر به شکل زیر خواهد شد:  
public decimal GetPrice() { 
    // price = base price - quantity * discount + shipping 
    var basePrice = quantity * itemPrice; 
    return basePrice - Math.Max(0, quantity - 500) * itemPrice * 0.05 
        + Math.Min(basePrice * 0.1, 100); 
}
سپس با کمی دقت می‌توانیم به فرمول مستقل محاسبه تخفیف برسیم و آن را در متغیری جداگانه ذخیره نماییم. با این کار متد مورد نظر به صورت زیر خواهد شد:  
public decimal GetPrice() { 
    // price = base price - quantity * discount + shipping 
    var basePrice = quantity * itemPrice; 
    var discount = Math.Max(0, quantity - 500) * itemPrice * 0.05; 
    return basePrice - discount 
        + Math.Min(basePrice * 0.1, 100); 
}
و پس از آن نیز فرمول مربوط به محاسبه مبلغ ارسال نیز کاملا واضح خواهد بود.  
public decimal GetPrice() { 
    // price = base price - quantity * discount + shipping 
    var basePrice = quantity * itemPrice; 
    var discount = Math.Max(0, quantity - 500) * itemPrice * 0.05; 
    var shipping = Math.Min(basePrice * 0.1, 100); 
    return basePrice – discount  + shipping; 
}

مشاهده می‌کنید که نمونه کد مطرح شده، به کدی منظم‌تر و خواناتر تبدیل شده است. یکی از مزایای جانبی چنین بازسازی کدی، نیاز کمتر به کامنت‌های توضیحی در مورد بدنه متد است. به طور مثال کامنت اولین خط از متد ذکر شده، در تکه کد نهایی بازسازی شده، کامنتی بی معنی است زیرا کد، به خودی خود کاری را که انجام می‌دهد، توضیح داده‌است. به این روش کد نویسی به طور کلی self documenting code گفته می‌شود. 
همان طور که در ابتدای مطلب نیز ذکر شد، در ادامه‌ی این بازسازی کد می‌توان بازسازی‌های دیگری مانند جایگزینی متغیر موقتی با پرس و جو را نیز استفاده نمود. این مورد به عنوان تمرین به خواننده واگذار می‌شود.  
مطالب
سیستم‌های توزیع شده در NET. - بخش اول - نیازمندی
در حوزه کاری ما همیشه نیازمندی‌های جدید باعث پیشرفت، ارتقاء و پیچیده‌تر شدن سیستم‌های سخت افزاری و نرم افزاری می‌شوند. بطور مثال زمانیکه نیاز شد چندین سیستم از داده‌های مشترکی استفاده کنند، در معماری Single Tier قسمت Database از سایر قسمت‌ها جدا شد و در سخت افزار دیگری قرار گرفت. به این صورت این معماری تبدیل به Two Tier شد و سپس برای اینکه تغییرات، کمترین تاثیر را در سیستم ما داشته باشد و با کمترین هزینه به Platform‌های دیگر نیز سرویس بدهیم، قسمت Presentation از سایر قسمت‌ها جدا شد و در سخت افزارهای دیگری قرار گرفت. به این صورت  تبدیل به معماری Three Tier شد و همینطور نیازهای جدید باعث شد معماری N Tier پیچیده‌تر شود. البته پیچیدگی که باعث تکامل آن شد یا بطور مثال نیاز به پردازش تعداد بیشتری عملیات بصورت همزمان، که باعث شد سیستم‌های ما از حالت Single Task تبدیل به Parallel System و سپس Distributed system شوند. واقعیت این است که در دنیای امروز، نیازهای جدیدی بوجود آمده‌اند؛ نیازهایی که یک سخت افزار به تنهایی قادر به ارائه راهکاری برای آنها نیست. واقعا یک سخت افزار که یک سرویس را ارائه می‌دهد، چه خصوصیاتی باید داشته باشد که مثلا در ثانیه حدود 50 میلیون عملیات را بصورت همزمان انجام دهد؛ یا مثلا سرویس مورد نظر حدود 400 میلیون کاربر فعال که روزانه بیشتر وقت خود را به استفاده از این سرویس اختصاص می‌دهند داشته باشد؟

آیا میدانستید که Facebook در حال حاضر بیشتر از 400 میلیون کاربر فعال دارد که حدود 200 میلیون از این کاربران هر روز از این سرویس استفاده می‌کنند؟ آماری که این سرویس داده به این صورت است که تا سال 2010، کاربرانش در هر روز حدود 16 بیلیون دقیقه از وقت خودشان را به استفاده از این سرویس اختصاص داده‌اند. در هر هفته کاربران این سرویس حدود 6 بیلیون مطلب را که شامل عکس و متن بوده را به اشتراک گذاشته‌اند. هر ماه بیشتر از 3 بیلیون عکس توسط این سرویس Upload شده‌است. کاربرانش روزانه بیشتر از 1 بیلیون عکس را توسط این سرویس مشاهده کرده‌اند. این سرویس در ثانیه حدود 50 میلیون عملیات را انجام می‌دهد!

آیا میدانستید که سرویس Twitter در حال حاضر 350 میلیون کاربر فعال دارد که حدود 100 میلیون از این کاربران روزانه از این سرویس استفاده می‌کنند و هر روز کاربران این سرویس 500 میلیون توییت را ارسال می‌کنند. این سرویس در فینال جام جهانی حدود 618,725 توییت را در یک دقیقه دریافت کرده‌است.
و یا سرویس Telegram حدود 100 میلیون کاربر فعال دارد که بصورت متوسط در هر روز 220 هزار کاربر جدید در آن ثبت نام می‌کنند. کاربران این سرویس روزانه 15 بیلیون پیام را ارسال می‌کنند و 700 میلیون عکس را به اشتراک می‌گذارند.
چه سروری به تنهایی می‌تواند این آمار و ارقام را پوشش دهد؟ هزینه خرید و نگهداری آن چقدر است؟ چقدر باید هزینه کنیم تا این سرور از دسترس خارج نشود؟ یک سرور به تنهایی چه راهکاری را می‌تواند ارائه دهد که هیچوقت از دسترس خارج نشود؟
بهتر است بدانید که سرویس Facebook روی بیش از 60,000 سرور ارائه می‌شود! چه سروری به تنهایی می‌تواند کارآیی 60,000 سرور را داشته باشد؟
چه نوع پایگاه داده ای که روی یک سرور سرویس ارائه می‌دهد، قادر است روزانه به بیشتر از 1 تریلیون درخواست، پاسخ دهد؟ اصلا چه سروری به تنهایی قادر است این حجم داده را که هر روز رو به افزایش است، نگهداری کند؟

بهتر است بدانید پایگاه داده سرویس‌های شرکت Apple، روی بیش از 75,000  Node قرار دارند که روزانه حدود 10 پتابایت داده ذخیره می‌کنند. یا Netflix که از 2,500  Node استفاده می‌کند و روزانه 420 ترابایت داده را در قالب 1 تریلیون درخواست دریافت می‌کند یا Easou که پایگاه داده آن روی 270  Node قرار دارد و روزانه 300 ترابایت داده را در قالب 800 میلیون درخواست دریافت می‌کند! اینها اعداد و ارقامی نیستند که ما بتوانیم با SqlServerی که روی یک سرور قرار دارد، پوشش دهیم.

چه تعداد سرویس را در کشورمان می‌شناسید که در زمان بالا رفتن تعداد درخواست از دسترس خارج می‌شوند؟ چه تعداد سرویس را می‌شناسید که تنها راهکاری را که می‌توان در این زمان برای آنها ارائه داد، ارتقاء سخت افزار آنهاست؟ پس از مدتی با بالا رفتن تعداد کاربران، دوباره سخت افزار را ارتقاء می‌دهیم. تا کجا باید این کار را تکرار کنیم؟ چقدر هزینه کنیم برای سخت افزاری که ممکن است به هر دلیلی در هر لحظه از دسترس خارج شود؟ آیا با توجه به آمار تعداد کاربران، تعداد درخواست و حجم داده‌ی سرویس‌هایی که می‌شناسید و قابل مقایسه با آمار ذکر شده است، باز هم از دسترس خارج می‌شوند؟

در سری مقالات Distributed systems in .NET من سعی می‌کنم شما را با خصوصیات و اصطلاحات موجود در سیستمهای توزیع شده آشنا کنم و ابزارهایی را که در NET. برای پیاده سازی این نوع سیستم‌ها وجود دارد، به شما معرفی کنم و با هم ببینیم که این نوع سیستم‌ها چه راهکاری را برای رفع نیازمندی‌های ما ارائه می‌دهند.


نمونه‌ای از طراحی یک سیستم توزیع شده

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
استخراج تصاویر داخل یک فایل pdf با استفاده از کتابخانه iTextSharp
کتابخانه iTextSharp کتابخانه‌ای بسیار قوی و معروف، جهت کار با فایل‌های pdf می‌باشد. کارهایی از قبیل ساخت و ویرایش و تبدیل فایل‌های pdf با این کتابخانه قدرتمند به راحتی محیا است.
گاهی نیاز داریم تا اطلاعاتی را از داخل یک فایل pdf استخراج کنیم. ما الان می‌خواهیم کل تصاویر موجود در یک فایل pdf را استخراج کنیم.
ابتدا باید فایل pdf را باز کنیم. با استفاده از کلاس PdfReader اینکار امکان پذیر می‌شود. سپس باید تعداد کل صفحات را خوانده و بر روی آنها تکرار کنیم و اطلاعات مورد نیاز را پردازش کنیم. 
var pdfReader = new PdfReader(pdfFile);
for (var pageNumber = 1; pageNumber <= pdfReader.NumberOfPages; pageNumber++)
  {
      var pdf = new PdfReader(pdfFile);
      var pg = pdf.GetPageN(pageNumber);
       // process page
  }
اکنون ما در حلقه به صفحات دسترسی داریم و به ازای هر صفحه لیست منابع توکار آن صفحه را دریافت میکنیم: 
var pdf = new PdfReader(pdfFile);
var pg = pdf.GetPageN(pageNumber);
var res = (PdfDictionary)PdfReader.GetPdfObject(pg.Get(PdfName.RESOURCES));
var xobj = (PdfDictionary)PdfReader.GetPdfObject(res.Get(PdfName.XOBJECT));
if (xobj == null) continue;
foreach (var name in xobj.Keys)
 {
    var obj = xobj.Get(name);
     if (obj.IsIndirect())
    {
        // process obj ...
    }
}
حالا باید آبجکتهایی که تصویر هستند را به image تبدیل کنیم .
var tg = (PdfDictionary)PdfReader.GetPdfObject(obj);
var width = tg.Get(PdfName.WIDTH).ToString();
var height = tg.Get(PdfName.HEIGHT).ToString();
ImageRenderInfo  imgRi = ImageRenderInfo.CreateForXObject(new Matrix(float.Parse(width), float.Parse(height)), (PRIndirectReference)obj, tg);
حال یک ImageRenderInfo داریم که باید در دیسک ذخیره کنیم. این کار را در یک متد مجزا انجام می‌دهیم.
private  void RenderImage(ImageRenderInfo renderInfo, string imgPath)
    {
            var image = renderInfo.GetImage();
            using (var dotnetImg = image.GetDrawingImage())
            {
                if (dotnetImg == null) return;

                using (var ms = new MemoryStream())
                {
                    dotnetImg.Save(ms, ImageFormat.Jpeg);
                    var d = new Bitmap(dotnetImg);
                    d.Save(imgPath);
               }
       }
 }
کد نهایی به صورت زیر می‌باشد:
private void ExtractImage(string pdfFile, string imgPath)
{
    var fileCounter = 0;
    var pdfReader = new PdfReader(pdfFile);
    for (var pageNumber = 1; pageNumber <= pdfReader.NumberOfPages; pageNumber++)
    {
        var pdf = new PdfReader(pdfFile);
        var pg = pdf.GetPageN(pageNumber);
        var res = (PdfDictionary)PdfReader.GetPdfObject(pg.Get(PdfName.RESOURCES));
        var xobj = (PdfDictionary)PdfReader.GetPdfObject(res.Get(PdfName.XOBJECT));
        if (xobj == null) continue;
            foreach (var name in xobj.Keys)
            {
                var obj = xobj.Get(name);
                if (obj.IsIndirect())
                {
                    var tg = (PdfDictionary)PdfReader.GetPdfObject(obj);
                    var width = tg.Get(PdfName.WIDTH).ToString();
                    var height = tg.Get(PdfName.HEIGHT).ToString();
                    var imgRi = ImageRenderInfo.CreateForXObject(new Matrix(float.Parse(width), float.Parse(height)), (PRIndirectReference)obj, tg);
                    fileCounter++;
                    RenderImage(imgRi, imgPath + fileCounter + ".jpeg");
                }
            }
    }
}
و به شکل زیر آن را فراخوانی میکنیم.
var path = @"C:\";
var fileName = "1.pdf";

var outPath = path + fileName + @"_extractedImgs\";
Directory.CreateDirectory(outPath);

ExtractImage(path + fileName, outPath);
مطالب
بهبود کارآیی برنامه‌های قدیمی که از SQL Server استفاده می‌کنند
برنامه‌های قدیمی، الزاما خیلی قدیمی هم نیستند؛ برنامه‌هایی هستند پر از کوئری‌های ذیل:
 SELECT * FROM table1 WHERE OrderDate ='12 Mar 2004'

SET @SQL = 'SELECT * FROM table2 WHERE OrderDate = ' + '''' + @Var + ''''
EXEC (@SQL)
ویژگی مهم این نوع کوئری‌ها که با جمع زدن رشته‌ها و یا مقدار دهی مستقیم فیلدها تشکیل شده‌اند، «غیر پارامتری» بودن آ‌ن‌ها است.
این نوع مشکلات با بکار گیری ORMها به نحو قابل توجهی کاهش یافته‌است؛ زیرا این نوع واسط‌ها در اغلب موارد، در آخر کار کوئری‌هایی پارامتری را تولید می‌کنند.


مشکل کوئری‌های غیر پارامتری چیست؟

استفاده‌ی وسیع از کوئری‌های غیرپارامتری با SQL Server، مشکلی را پدید می‌آورد به نام «Cache bloat» یا «کش پُف کرده» و این «پُف» به این معنا است که کش کوئری‌های اجرا شده‌ی بر روی SQL Server بیش از اندازه با Query plan‌های مختلف حاصل از بررسی نحوه‌ی اجرای بهینه‌ی آن‌ها پر شده‌است. هر کوئری که به SQL Server می‌رسد، جهت اجرای بهینه، ابتدا پردازش می‌شود و دستور العملی خاص آن، تهیه و سپس در حافظه کش می‌شود. وجود این کش به این خاطر است که SQL Server هربار به ازای هر کوئری رسیده، این عملیات پردازشی را تکرار نکند. مشکل از زمانی شروع می‌شود که SQL Server کوئری‌هایی را که از نظر یک برنامه نویس مانند هم هستند را به علت عدم استفاده‌ی از پارامترها، یکسان تشخیص نداده و برای هر کدام یک Plan جداگانه را محاسبه و کش می‌کند. این مساله با حجم بالای کوئری‌های رسیده دو مشکل را ایجاد می‌کند:
الف) مصرف حافظه‌ی بالای SQL Server که گاهی اوقات این حافظه‌ی اختصاص داده شده‌ی به کش کوئری‌ها به بالای یک گیگابایت نیز می‌رسد.
ب) CPU Usage بالای سیستم


سیستم قدیمی است؛ امکان تغییر کدها را نداریم.

بدیهی است بهترین راه حلی که در اینجا وجود دارد، پارامتری ارسال کردن کوئری‌ها به SQL Server است تا به ازای هر تغییری در مقادیر آن‌ها، این کوئری‌ها باز هم یکسان به نظر برسند و SQL Server سعی در محاسبه‌ی مجدد Plan آن‌ها نکند. اما ... اگر این امکان را ندارید، خود SQL Server یک چنین قابلیت‌هایی را به صورت توکار تدارک دیده‌است که باید فعال شوند.


فعال سازی پارامتری کردن خودکار کوئری‌ها در SQL Server

اگر نمی‌توانید کدهای یک سیستم قدیمی را تغییر دهید، SQL Server می‌تواند به صورت خودکار این‌کار را برای شما انجام دهد. در این حالت فقط کافی است یکی از دو دستور ذیل را اجرا کنید:
  --Forced
ALTER DATABASE dbName SET PARAMETERIZATION FORCED

--Simple
ALTER DATABASE dbName SET PARAMETERIZATION SIMPLE
حالت simple بیشتر جهت پارامتری کردن خودکار کوئری‌های select بکار می‌رود. اگر می‌خواهید تمام کوئری‌های select, insert, update و delete را نیز پارامتری کنید، باید از حالت forced استفاده نمائید.



فعال سازی بهبود کارآیی SQL Server با کوئری‌های Ad-Hoc زیاد

به کوئری‌های غیرپارامتری، کوئری‌های Ad-Hoc نیز گفته می‌شود. اگر سیستم فعلی شما، تعداد زیادی کوئری Ad-Hoc تولید می‌کند، می‌توان فشار کاری SQL Server را برای این مورد خاص، تنظیم و بهینه سازی کرد.
فعال سازی گزینه‌ی ویژه‌ی «Optimize for Ad hoc Workloads» سبب می‌شود تا SQL Server پس از مدتی به صورت خودکار کش Plan کوئری‌هایی را که به ندرت استفاده می‌شوند، حذف کند. همین مساله سبب آزاد شدن حافظه و بهبود کارآیی کلی سیستم می‌گردد. همچنین باید درنظر داشت که کش Plan کوئری‌ها نامحدود نیست و سقفی دارد. به همین جهت آزاد شدن آن، کش کردن کوئری‌هایی را که بیشتر استفاده می‌شوند، ساده‌تر می‌کند.
برای اعمال آن به یک بانک اطلاعاتی خاص، نیاز است دستورات ذیل را اجرا کرد:
 use dbName;
-- Optimizing for Ad hoc Workloads
exec sp_configure 'show advanced options',1;
RECONFIGURE;
go
exec sp_configure 'optimize for ad hoc workloads',1;
RECONFIGURE;
Go


برای مطالعه‌ی بیشتر
Fixing Cache Bloat Problems With Guide Plans and Forced Parameterization
Optimizing ad-hoc workloads
Optimizing for Ad hoc Workloads
مطالب
MongoDB #3

محیط MongoDB

نصب MongoDB در ویندوز

برای نصب MongoDB در ویندوز، اول باید آخرین نسخه MongoDB را از آدرس http://www.mongodb.org/downloads دریافت کنید. مطمئن شوید که نسخه‌ی صحیحی از MongoDB را نسبت به معماری ویندوزتان دریافت کرده‌اید. برای پیدا کردن معماری ویندوز، پنجره‌ی Command Prompt را باز کنید و دستور زیر را اجرا کنید:

C:\>wmic os get osarchitecture
OSArchitecture
64-bit
C:\>

نسخه‌های 32بیتی MongoDB فقط پایگاه داده‌های کوچکتر از 2 گیگابایت را پشتیبانی می‌کنند و صرفا برای تست و ارزیابی مناسب هستند. اکنون فایل دریافتی را نصب کنید. MongoDB یک پوشه داده، برای ذخیره فایل‌هایش نیاز دارد. مسیر پیش فرض پوشه داده c:\data\db است؛ بنابراین نیاز دارید این پوشه را بسازید. شما می‌توانید یک مسیر دیگر را نیز برای مسیر داده تنظیم کنید. برای انجام این کار، Command Prompt را در پوشه bin (در مسیر نصب شده MongoDB) باز کنید و دستور زیر را اجرا کنید: (فرض کنید MongoDB در مسیر D:\set up\mongodb  نصب شده است)

D:\set up\mongodb\bin>mongod.exe --dbpath "d:\set up\mongodb\data"

بعد از اجرای دستور، پیام “waiting for connections” در کنسول نمایش داده می‌شود که نشان دهنده‌ی این است که پروسه Mongod.exe با موفقیت اجرا شده است. حالا برای اجرای MongoDB یک Command Prompt دیگر نیاز دارید تا دستور زیر را اجرا کنید:

D:\set up\mongodb\bin>mongo.exe
MongoDB shell version: 2.6.6
connecting to: test

>db.test.save( { a: 1 } )
>db.test.find()
{ "_id" : ObjectId(5879b0f65a56a454), "a" : 1 }
>

این دستور نشان خواهد داد که MongoDB نصب و با موفقیت اجرا شده‌است. برای اجرای MongoDB در دفعات بعدی نیز همین 2 مرحله را تکرار کنید (تعیین مسیر پوشه داده و اجرای Mongo.exe در یک Command Prompt دیگر).


نصب MongoDB در اوبونتو

دستور زیر را برای وارد کردن کلید GPG عمومی MongoDB در ترمینال اجرا کنید:

sudo apt-key adv --keyserver hkp://keyserver.ubuntu.com:80 --recv 7F0CEB10

فایل /etc/apt/sources.list.d/mongodb.list را با دستور زیر بسازید:

echo  'deb  http://downloads-distro.mongodb.org/repo/ubuntu-upstart  dist  10gen'  |  sudo  tee 
/etc/apt/sources.list.d/mongodb.list

اکنون دستور زیر را برای بروز رسانی مخازن پکیج‌ها اجرا کنید:

sudo apt-get update

حالا MongoDB را با استفاده از دستور زیر نصب کنید:

apt-get install mongodb-10gen=2.2.3

در دستور نصب فوق، به نسخه‌ی 2.2.3 از MongoDB انتشار شده است. همیشه مطمئن شوید که آخرین نسخه را نصب کرده اید. اکنون MongoDB با موفقیت نصب شده است.

راه اندازی MongoDB

sudo service mongodb start


متوقف کردن MongoDB

sudo service mongodb stop


راه اندازی مجدد MongoDB

sudo service mongodb restart


برای استفاده از MongoDB از دستور زیر استفاده کنید:

Mongo


این دستور شما را به نمونه‌ی در حال اجرای Mongod متصل خواهد کرد.


راهنمای MongoDB

برای دریافت لیست دستورات، ()db.help را در نسخه کلاینت MongoDB تایپ کنید. این دستور، لیست دستورات را مانند تصویر زیر به شما می‌دهد: 


آمار و ارقام در MongoDB

برای گرفتن آمار و ارقام از MongoDB سرور، دستور ()db.stats را در نسخه کلاینت MongoDB تایپ کنید. این دستور نام پایگاه داده، تعداد مجموعه‌ها و سندهای موجود در پایگاه داده را نمایش می‌دهد:

مطالب
توسعه سرویس‌های Angular به روش OOP
یک نکته‌ای که در توسعه سیستم‌ها و نرم افزار‌ها تاکید فراوانی به آن می‌شود استفاده مجدد از کد‌های نوشته شده قبلی است. یعنی تا جای ممکن باید ساختار پروژه به گونه‌ای نوشته شود که از تکرار کد‌ها در جای جای پروژه جلوگیری شود. این مورد به خوبی در زبان‌های شیء‌گرا نظیر #C رعایت می‌شود اما در پروژه‌هایی که مبتنی بر Javascript هستند نظیر angular، باید با استفاده از خاصیت prototype جاوا اسکریپ این مورد را رعایت نمود. در  مقاله  Dr. Axel Rauschmayer،  قدم به قدم و به خوبی روش‌های وراثت در Javascript توضیح داده شده است.
در این پست با روش‌های وراثت در کنترلر‌های انگولاری آشنا شدید. این وراثت محدود به ارث بری scope‌ها می‌شود. اما یکی از بخش‌های بسیار مهم پروژه‌های انگولار نوشتن سرویس‌هایی با قابلیت توسعه مجدد در سایر بخش‌های پروژه می‌باشد. معادل آن، مفهوم Overriding در OOP است. با ذکر مثالی این مورد را با هم بررسی خواهیم کرد.
ابتدا یک سرویس به نام BaseService ایجاد کنید:
angular.module('myApp').service('BaseService', function() {

    var BaseService = function(title) {
        this.title = title;
    };

    BaseService.prototype.getMessage = function() {
        var self = this;
        return 'Hello ' + self.title;
    };

    return BaseService;
});
سرویس بالا دارای سازنده‌ای است که مقدار title باید در اختیار آن قرار گیرد. با استفاده از خاصیت prototype تابعی تعریف می‌کنیم که این تابع خروجی مورد نظر را برای ما تامین خواهد نمود.
حال اگر ماژول و کنترلری جهت نمایش خروجی به صورت زیر ایجاد کنیم:
var app= angular.module('myApp', []);


app.controller('myCtrl', function ($scope,BaseService) {

    var instance = new BaseService('Masoud');
    $scope.title = instance.getMessage();

});
با کدهای Html زیر:
<!DOCTYPE html>
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" ng-app="myApp">
<head>
    <title></title>
</head>
    <body ng-controller="myCtrl">

        <div>
            {{title}}
        </div>

    </body>
<script src="Scripts/jquery-2.1.1.min.js"></script>
<script src="Scripts/angular.js"></script>
<script src="App/app.js"></script>
</html>
در نهایت خروجی به صورت زیر قابل مشاهده است:

تا اینجای کار روال معمول تعاریف سرویس در انگولار بوده است. اما قصد داریم سرویس جدیدی را ایجاد نمایم تا خروجی سرویس قبلی را اندکی تغییر دهد. به جای اینکه سرویس قبلی را تغییر دهیم یا بدتر از آن سرویس جدیدی بسازیم و کدهای قبلی را در آن کپی کنیم کافیست به صورت زیر عمل نماییم:

app.service('ExtService', function(BaseService) {

    var ExtService = function() {
        BaseService.apply(this, arguments);
    };

    ExtService.prototype = new BaseService();
    
    ExtService.prototype.getMessage = function() {
        var self = this;
        return BaseService.prototype.getMessage.apply(this, arguments) + ' From Ext Service';
        
    };

    return ExtService;
});
حال می‌توان کنترلر را به صورت زیر بازنویسی کرد.
app.controller('myCtrl', function ($scope,BaseService , ExtService) {

    var baseInstance = new BaseService('Masoud');
    var extInstance = new ExtService('Dotnettips');
    $scope.title = baseInstance.getMessage() + ' and ' + extInstance.getMessage();

});
در کنترلر بالا هر دو سرویس تزریق شده‌اند. خروجی سرویس دوم متن From Ext Service را نیز به همراه خواهد داشت. پس از اجرای برنامه خروجی زیر قابل مشاهده است: