<p>در عصر دیجیتال امروزی، داده ها ستون فقرات هر سازمانی هستند. داده‌ها از منابع مختلفی مانند برنامه‌های کاربردی وب، پلت فرم‌های شبکه‌های اجتماعی، دستگاه‌های اینترنت اشیا و بسیاری موارد دیگر تولید و جمع آوری می‌شوند. با حجم انبوه داده، مدیریت و ذخیره ایمن و کارآمد آن ضروری است. اینجاست که Database یا پایگاه داده‌ اهمیت پیدا می کند.</p><p>در این مقاله، بررسی خواهیم کرد که پایگاه داده چیست و چرا در برنامه های کاربردی وب به آنها نیاز داریم.</p><h2>پایگاه داده یا Database چیست؟</h2><p>پایگاه داده یا Database مجموعه‌ای سازمان یافته از داده‌ها است که به راحتی قابل دسترسی، مدیریت و بروز رسانی است. این روشی ساختاریافته برای ذخیره و مدیریت داده‌ها است که به کاربران امکان می‌دهد از طریق برنامه‌های مختلف با آن تعامل داشته باشند. پایگاه داده‌ها اشکال و اندازه‌های مختلفی دارند و انواع مختلفی از پایگاه‌های داده مانند&nbsp;<strong>رابطه‌ای یا relational،</strong>&nbsp;<strong>پایگاه داده NoSQL</strong>،&nbsp;<strong>پایگاه داده شی گرا یا object-oriented</strong> و بسیاری دیگر در دسترس هستند.</p><p>پایگاه داده رابطه‌ای رایج ترین نوع پایگاه داده‌ای است که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع Database، داده ها را در&nbsp;<strong>جداول</strong> سازماندهی می کند که از طریق روابط کلیدی به یکدیگر مرتبط هستند. در مقابل، پایگاه‌های داده NoSQL فاقد ساختار مشخص هستند و امکان ذخیره‌سازی و بازیابی داده‌های انعطاف‌پذیر را فراهم می‌کنند.</p><h2>چرا در برنامه های کاربردی وب به Database نیاز داریم؟</h2><p>برنامه های کاربردی وب برای ذخیره و بازیابی داده‌ها به شدت به پایگاه‌های داده متکی هستند. بدون پایگاه داده، برنامه‌های کاربردی وب قادر به مدیریت و دستکاری کارآمد داده‌ها نیستند. بیایید نگاهی به دلایل ضروری بودن پایگاه داده در اپلیکیشن‌های وب بیندازیم.</p><p>&nbsp;</p><h2>دلایل ضروری بودن استفاده از پایگاه داده در اپلیکیشن‌های وب</h2><h3>ذخیره و بازیابی داده‌ها یا Data Storage and Retrieval</h3><p>پایگاه های داده به گونه‌ای طراحی شده‌اند که حجم زیادی از داده‌ها را به طور موثر ذخیره کنند. برنامه‌های کاربردی وب حجم وسیعی از داده‌ها را تولید و جمع آوری می کنند که باید به طور موثر ذخیره و بازیابی شوند. پایگاه‌های داده مکانیزمی را برای ذخیره و بازیابی داده ها به صورت ایمن و کارآمد فراهم می کنند.</p><h3>مقیاس پذیری یا Scalability</h3><p>با رشد و گسترش برنامه‌های کاربردی وب، میزان داده‌هایی که تولید و جمع آوری می‌کنند به طور تصاعدی افزایش می‌یابد. پایگاه‌های داده روشی مقیاس پذیر برای ذخیره و مدیریت داده‌ها ارائه می‌دهند. با پایگاه های داده، برنامه های کاربردی وب می‌توانند نیازهای ذخیره سازی داده خود را در صورت نیاز، افزایش یا کاهش دهند.</p><h3>سازگاری داده ها یا Data Consistency</h3><p>برنامه‌های کاربردی وب اغلب دارای چندین کاربر هستند که به طور همزمان به داده‌ها دسترسی دارند و آنها را تغییر می‌دهند. پایگاه‌های داده اطمینان حاصل می کنند که داده‌ها سازگار هستند و تغییرات ایجاد شده توسط یک کاربر برای سایر کاربران قابل مشاهده است. پایگاه‌های داده همچنین پشتیبانی تراکنش‌ها را ارائه می‌دهند و اطمینان می دهند که تمام تغییرات داده‌ها به صورت اتمی (atomically) و پیوسته (consistently) انجام می شود.</p><h3>امنیت یا Security</h3><p>برنامه های کاربردی وب داده‌های حساس مانند اعتبار کاربر، داده‌های مالی و اطلاعات شخصی را ذخیره می‌کنند. پایگاه‌های داده راهی امن برای ذخیره و مدیریت این داده‌ها فراهم می‌کنند و از آن در برابر دسترسی‌های غیرمجاز و حملات مخرب محافظت می‌کنند.</p><h3>کارایی یا Performance</h3><p>پایگاه‌های داده به گونه‌ای طراحی شده‌اند که بازیابی و پردازش سریع داده‌ها را فراهم کنند. برنامه‌های کاربردی وب باید به سرعت به داده‌ها دسترسی داشته باشند تا تجربه کاربری روان و بدون نشتی اطلاعات را ارائه دهند. پایگاه‌های داده مکانیزمی برای فهرست‌بندی داده‌ها فراهم می‌کنند که جستجو و بازیابی سریع داده‌ها را آسان می‌کند.</p><h3>گزارش و تجزیه و تحلیل</h3><p>برنامه های کاربردی وب حجم وسیعی از داده‌ها را تولید می کنند که می توانند برای گزارش گیری و تجزیه و تحلیل استفاده شوند. پایگاه‌های داده مکانیزمی را برای جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل داده‌ها فراهم می‌کنند و بینش‌های ارزشمندی را در مورد رفتار، روندها و الگوهای کاربر ارائه می‌دهند.</p><h2>نتیجه گیری</h2><p>در نتیجه، پایگاه های داده برای برنامه های کاربردی وب ضروری هستند. آنها مکانیزمی را برای ذخیره و بازیابی داده ها به طور کارآمد، با ثبات، امنیت بالا و مقیاس پذیری داده‌ها فراهم می‌کنند. پایگاه‌های داده همچنین مکانیزمی برای گزارش‌دهی و تجزیه و تحلیل فراهم می‌کنند و بینش‌های ارزشمندی را در مورد رفتار و روند کاربر ارائه می‌دهند. با حجم انبوه داده‌ای که توسط برنامه‌های کاربردی وب تولید و جمع آوری می‌شود، پایگاه‌های داده به یک جزء حیاتی از معماری هر برنامه وب تبدیل شده اند.</p><p>اگر به دنبال توسعه یک اپلیکیشن وب یا وبسایت هستید، ضروری است که نیازهای ذخیره سازی و مدیریت داده خود را به دقت در نظر بگیرید. انتخاب پایگاه داده مناسب می تواند تفاوت قابل توجهی در عملکرد، مقیاس پذیری و امنیت برنامه وب شما ایجاد کند.</p>

database یا پایگاه داده یکی از ارکان اصلی هر وب سایتی می باشد که امکان ذخیره سازی و بازیابی داده ها را فراهم میکند. در این مقاله به چرایی وجود پایگاه داده ها و دلایل استفاده از آنها بطور کامل پرداخته ایم

database یا پایگاه داده چیست؟

what-is-database-min.jpg

Database چیست؟ چرا ما به پایگاه داده نیاز داریم؟

<p>Load Balancer یا متعادل کننده بار سرور، دستگاه یا نرم افزاری است که ترافیک شبکه ورودی را بین چندین سرور توزیع می‌کند تا اطمینان حاصل شود که فشار بیش از اندازه‌ای به هیچ سروری وارد نمی‌شود. بنابراین عملکرد کلی، در دسترس بودن و مقیاس پذیری برنامه‌های کاربردی وب را بهبود می‌بخشد. Load Balancer برای برنامه‌های کاربردی وب مدرن که نیاز به دسترسی بالا و توانایی مدیریت حجم زیادی از ترافیک دارند ضروری است.</p><p>عملکرد اصلی یک Load Balancer توزیع یکنواخت درخواست های دریافتی بین چندین سرور برای جلوگیری از بارگذاری بیش از حد فشار بر روی یک سرور است.&nbsp;</p><p>در واقع Load Balancer عملیات توزیع ترافیک ورودی در چندین سرور مختلف را انجام می‌دهد که اغلب به عنوان مزرعه سرور یا استخر سرور از آن یاد می شود. Load Balancer بین سرویس گیرنده و مزرعه سرور قرار می‌گیرد و درخواست‌های دریافتی را به سروری که کمترین بار را بر دوش خود دارد، ارسال می کند.&nbsp;</p><h2>انواع Load Balancer ها</h2><p>انواع مختلفی از Load Balancer وجود دارد، از جمله مبتنی بر سخت افزار، مبتنی بر نرم افزار و مبتنی بر ابر. Load Balancer های مبتنی بر سخت افزار دستگاه های فیزیکی هستند که در محل نصب می شوند، در حالی که Load Balancer های مبتنی بر نرم افزار ماشین‌های مجازی هستند که روی سرورها اجرا می شوند. Load Balancer های مبتنی بر ابر به عنوان یک سرویس توسط ارائه دهندگان ابری، مانند خدمات وب آمازون (AWS) و Microsoft Azure ارائه می شوند.</p><h2>الگوریتم های Load Balancer</h2><p>Load Balancer را می توان به گونه ای پیکربندی کرد که از الگوریتم های مختلفی برای توزیع ترافیک بین سرورها استفاده کند، از جمله round-robin، least connections، IP hash، و weighted round-robin. Round-robin&nbsp;</p><p>ساده ترین الگوریتم Round-robin است که در آن درخواست ها به طور یکنواخت بین سرورها به ترتیب توزیع می شوند. الگوریتم least connections درخواست ها را با کمترین تعداد اتصال فعال به سرور ارسال می کند، در حالی که الگوریتم IP hash ترافیک را بر اساس آدرس IP مشتری توزیع می کند. الگوریتم weighted round-robin شبیه Round-robin است، اما بر اساس ظرفیت هر سرور، وزنی را به آن اختصاص می‌دهد و اطمینان می‌دهد که ترافیک بیشتری به سرورهایی با ظرفیت بالاتر ارسال می‌شود.</p><h2>پیکربندی Load Balancer</h2><p>Load Balancer ها می توانند در لایه‌های مختلف شبکه مانند لایه کاربردی، لایه انتقال یا لایه شبکه پیاده سازی شوند. Load Balancer ها در سطح برنامه برای توزیع ترافیک بر اساس محتوای درخواست، مانند URL، HTTP Header یا کوکی‌ها طراحی شده‌اند. از سوی دیگر، Load Balancer های سطح Transport، ترافیک را بر اساس ویژگی های اتصال شبکه، مانند آدرس IP مبدا، آدرس IP مقصد یا شماره پورت توزیع می کنند.</p><h2>بررسی سلامت سرور با Load Balancer</h2><p>Load Balancer همچنین بررسی های سلامتی را روی سرورها انجام می دهد تا اطمینان حاصل شود که فقط از سرورهای سالم برای مدیریت ترافیک استفاده می شود. بررسی های سلامت را می توان برای نظارت بر عملکرد سرور، مانند استفاده از CPU، استفاده از حافظه، و زمان پاسخ سرور، پیکربندی کرد. اگر سروری در بررسی سلامت ناموفق باشد، از مجموعه سرورهای موجود حذف می‌شود و ترافیک به سرورهای سالم دیگر هدایت می‌شود.</p><p>Load Balancer همچنین می تواند این خدمات را ارائه دهد:</p><h3>SSL termination</h3><p>&nbsp;SSL termination فرآیند رمزگشایی ترافیک HTTPS در Load Balancer و ارسال آن به عنوان ترافیک HTTP ساده به مزرعه سرور می‌باشد.&nbsp;</p><h3>کش کردن اطلاعات</h3><p>Cache کردن محتوا فرآیند ذخیره محتوایی است که به میزان بالایی استفاده می شود و Load Balancer با ذخیره این اطلاعات در جاهایی که بتوان سریعتر به آنها دسترسی داشت، کمک به بالا رفتن سرعت و همچنین بهینه سازی در فراخوانی اطلاعات می‌نماید.</p><h3>فشرده سازی داده</h3><p>همچنین در فشرده سازی ما به دنبال ایجاد فرآیند فشرده‌سازی داده‌ها، قبل از ارسال آن به مشتری هستیم که می‌تواند میزان داده ارسال شده از طریق شبکه را کاهش دهد و عملکرد را بهبود بخشد.</p><h2>نتیجه گیری</h2><p>به طور خلاصه، Load Balancer یک جزء حیاتی از برنامه‌های کاربردی وب مدرن است که به بهبود عملکرد، در دسترس بودن و مقیاس پذیری کمک می‌کند. متعادل کننده بار ترافیک ورودی شبکه را در چندین سرور توزیع می‌کند و با استفاده از الگوریتم‌های مختلف تعیین می‌کند که درخواست به کدام سرور ارسال شود. متعادل کننده بار همچنین می تواند خدمات دیگری مانند SSL termination، Cache کردن اطلاعات و فشرده سازی داده‌ها را ارائه دهد.</p>

در این مقاله با Load Balancerها آشنا می شویم که یکی از ابزارهای عالی برای افزایش سرعت و بهبود عملکرد اپلیکیشن های وب می باشد.

what-is-load-balancer.jpg

Load Balancer چیست؟

<p>معماری کامپیوتر همواره یکی از مباحث جذاب دنیای فناوری اطلاعات بوده است و دانستن اینکه معماری این فضا چگونه است می تواند بسیار جذاب باشد.</p><p>این مقاله، اولین مقاله از مجموعه "<a href="https://softskill.ir/blogs/how-to-learn-programming/">چطور برنامه نویسی&nbsp;یاد بگیریم</a>" می‌باشد که شاید برای شما جذاب باشد تا بدانید برای برنامه نویسی نیاز به دانستن معماری کامپیوتر نیز می باشد اما باید بدانید که بسیار مهم است. همچنین اصول کار با داده‌ها و مفاهیم مربوط به آنرا نیز باید فرا بگیرید تا درک درستی از شروع کدنویسی داشته باشید.</p><p>یکی از شگفت‌انگیزترین چیزها درباره زبان‌های برنامه نویسی مدرن این است که آنها به ما این امکان را می دهند تا بدون نگرانی درباره جزئیات زیر ساختی سخت افزار و دانستن عملیات‌های پشت صحنه (برای اغلب قسمت‌ها)، کاربردهای پیچیده وعجیبی ایجاد کنیم.</p><p>این موضوع را <strong>انتزاع </strong>یا<strong> abstraction</strong> می‌نامند که به معنای توانایی کار با ابزار سطح بالاتر (در این مورد زبان‌های برنامه نویسی) بدون نیاز به درک پیچیدگی‌ها است که مهارت‌های ما را تسهیل و محدود می سازد.</p><p>با این حال که زبان‌های برنامه نویسی مدرن ما را از پیچیدگی‌ها دور می کنند، به معنای این نیست که دانستن اصول پایه‌ای که کد شما بر روی آن اجرا می شود، بیهوده می باشد. حداقل آگاهی از چند نکته کوچک و جالب به شما کمک می‌نماید تا بتوانید مشکلاتی که درمورد <strong>مصرف بالای CPU</strong> و <strong>کاربرد بهینه RAM</strong> می باشد را در برنامه‌های خود ردیابی نمایید.</p><p>بنابراین، در اینجا حداقل نیازهای شما از اصول اولیه معماری کامپیوتر برای شروع، آورده شده است:</p><h2>معماری کامپیوتر</h2><h3>پردازنده مرکزی یا CPU</h3><p>مهم ترین قطعه کامپیوتر شما روی <strong>ریزتراشه‌ها</strong> یا <strong>microchips</strong> (که به عنوان مدارهای یکپارچه نیز شناخته می شوند) قراردارند.</p><p>ریزتراشه‌ها برای عملکرد به یک جزء الکتریکی به نام <strong>ترانزیستور</strong> متکی هستند. ترانزیستورها کلیدهای الکتریکی کوچکی هستند که در هر لحظه یا خاموش (0) یا روشن (1) هستند. یک microchip می تواند حاوی میلیون‌ها یا میلیاردها ترانزیستور کوچک باشد که روی آن تعبیه شده است.</p><p>اکثر کامپیوترهای مدرن دارای یک ریزتراشه به نام واحد <strong>پردازش مرکزی (CPU)</strong> هستند. می توانید آن را به عنوان <strong>مغز کامپیوتر</strong> در نظر بگیرید که بیشتر وظایف محاسبه اعداد و کارهای منطقی که کامپیوتر انجام می‌دهد را کنترل کند.</p><p>هر CPU چیزی به نام <strong>مجموعه دستورالعمل</strong> یا <strong>Instruction set</strong> دارد که مجموعه ای از دستورات باینری (صفر و یک) است که CPU آن را درک می کند. خوشبختانه، ما واقعاً نیازی به نگرانی در مورد اینها به عنوان توسعه دهندگان نرم افزاری نداریم! این همان قدرت <strong>انتزاع</strong> در زبان‌های برنامه نویسی مدرن است.</p><p>اگر CPU مرکز منطقی مغز است، داشتن حافظه نیز برای ذخیره موقت یا طولانی مدت اطلاعات مفید است.</p><h3>حافظه دسترسی تصادفی (RAM)</h3><p>کامپیوتر‌ها دارای <strong>حافظه دسترسی تصادفی (RAM)</strong> به عنوان <strong>"حافظه کاری" (یا حافظه کوتاه مدت)</strong> برای ذخیره اطلاعات هستند که به طور فعال توسط برنامه‌های در حال اجرا استفاده می شود.</p><p>RAM مجموعه‌ای از آدرس های حافظه است که می‌توان از آنها برای <strong>ذخیره بیت‌های داده</strong> استفاده کرد. در زبان‌های قدیمی‌تر مانند C، برنامه‌نویسان به کار مستقیم با آدرس‌های حافظه با استفاده از قابلیتی به نام <strong>اشاره‌گر</strong> یا <strong>pointers</strong> دسترسی دارند، اما در زبان‌های مدرن‌تر این نادر است.</p><h3>Hard Disk یا حافظه جانبی</h3><p>درنهایت، دست روی بخشی می گذاریم که مطمئنا با آن آشنایی دارید- هارد درایو (حافظه جانبی). در مقایسه با مغز، نشان دهنده حافظه طولانی مدت می باشد. یک هارد درایو وسیله داخلی یا خارجی است که داده‌هایی که می‌بایست حتی <strong>بعد از خاموش شدن کامپیوتر</strong>، باقی بمانند.</p><h3>اصول کار با داده‌ها</h3><p>حالا وقت آن رسیده که اجازه دهید کمی در مورد داده‌ها صحبت کنیم. اما دقیقاً منظور از کلمه <strong>داده</strong> یا <strong>Data</strong> چیست؟</p><p>بصورت حرفه ای/تخصصی، داده‌ها را چیزهایی مانند اسناد متنی، تصاویر، فیلم ها، ایمیل ها، فایل ها و پوشه ها در نظر می گیریم. همه ساختارهای داده فایل‌هایی هستند که ما هر روز در کامپیوتر خود ایجاد و ذخیره می‌کنیم.</p><p>اما به طور دقیق، یک تراشه کامپیوتری (مانند تراشه CPU یا RAM) هیچی از "تصویر" یا "ویدئو" نمی داند!</p><p>از منظر یک تراشه، همه این ساختارها به صورت <strong>دنباله‌های طولانی از یک و صفر</strong> ذخیره می شوند. به این یک‌ها و صفرها <strong>بیت (bit)</strong> می گویند.</p><p>بیت‌ها معمولاً هر بار در یک مجموعه هشت تایی ذخیره می شوند که به عنوان <strong>بایت (Byte)</strong> شناخته می شوند. یک بایت به سادگی دنباله‌ای از هشت بیت است، مانند 00000001، 01100110، یا 00001111. نمایش اطلاعات به این روش، نمایش <strong>باینری (Binary)</strong> نامیده می شود.</p>

معماری کامپیوتر و درک اصول کار با داده‌ها یک قدم اولیه ولی مهم در شروع و تبدیل شدن به یک برنامه نویس موفق می باشد که اینجا به آن می‌پردازیم.

معماری کامپیوتر و اصول کار با داده‌ها

وبلاگ - مقالات بر اساس تگ "software-engineering"

Database چیست؟ چرا ما به پایگاه داده نیاز داریم؟

Load Balancer چیست؟

آشنایی با معماری کامپیوتر و اصول کار با داده‌ها