مانیتورینگ عملکرد سرور؛ یک راهکار ایده آل برای نظارت بر سرورها

مانیتورینگ سرور فرآیندی است که در آن فعالیت سرورهای فیزیکی و مجازی قابل مشاهده است. از آنجایی که هر سرور از صدها یا حتی هزاران درخواست به طور همزمان پشتیبانی می‌کند، اطمینان از اینکه همه سرورهای یک سازمان مطابق انتظار کار کنند بخش مهمی از مدیریت زیرساخت فناوری اطلاعات را تشکیل می‌دهد. از آنجایی که سیستم‌های IT همیشه در حال توسعه هستند، امروزه نظارت دقیق آن‌ها در زمان‌های مختلف اهمیت ویژه‌ای پیدا کرده است. مانیتورینگ کمک می‌کند تا سرورها و سیستم‌های مرکزی مطابق با هدف کار کنند و مدیران بتوانند فعالیت کارکنان را در هر زمان زیر نظر داشته باشند. 

اگرچه اهمیت مانیتورینگ عملکرد سرور بر بیشتر سازمان‌ها پوشیده نیست، اما بسیاری از کسب و کارها ممکن است هنوز از مزایای این تکنولوژی آگاه نباشند. شاید اصطلاح "server monitoring" به دلیل تنوع زیاد سرورهای موجود کمی گیج کننده باشد؛ چرا که هر سرور به شکل منحصر به فردی از نظارت تکنولوژیک نیاز دارند و بعید است که یک ابزار خاص برای همه مناسب باشد. در این مقاله با مفهوم مانیتورینگ سرور بیشتر آشنا می‌شوید.

مانیتورینگ سرور چیست؟

اصطلاح مانیتورینگ عملکرد سرور یک مفهوم جامع دارد که به سلامت و عملکرد سرور مربوط می‌شود. سرور فیزیکی استانداردهایی دارد که شامل حافظه، cpu و عملکرد شبکه می‌باشد. از طرفی دیگر، در سرور مجازی استانداردها بسته به نوع سرور شامل دیتابیس، پهنای باند شبکه و دیگر منابع بسته به نوع سرور است.

مانیتورینگ به دلایل مختلفی مهم است و در واقع این تکنولوژی ماهیت پیش‌بینی‌کننده دارد. کاهش سرعت و سایر مشکلات عملکردی به شناسایی دقیق خطا کمک می‌‌کنند. بسیاری از شرکت‌ها متعهد به ارائه سطح مشخصی از عملکرد هستند که می‌تواند در زمینه‌هایی مانند حسابداری و مالی بسیار مهم باشد. اگر عملکرد از آستانه خاصی ضعیف‌تر شود، هزینه‌های جبران ناپذیری را به همراه خواهد داشت.

چرا مانیتورینگ سرور مهم است؟

سرورها از مهم‌ترین اجزای زیرساخت فناوری اطلاعات هستند و نظارت بر عملکرد و در دسترس بودن آن‌ها کلید سلامت کلی شبکه‌هاست. در صورتی که سرور از کار افتاده باشد، به کندی کار کند، قطع شود یا عملکرد ضعیفی داشته باشد، ممکن است مشتریان ناامید شوند و شما را رها کنند. رعایت استانداردهای مانیتورینگ عملکرد سرور اغلب به یک زیرساخت قابل اعتماد و ایمن نیاز دارد.

در حال حاضر حملات بدافزارها و باج افزارها از تهدیدهای رایج و همیشگی دنیای دیجیتال به شمار می‌روند. آگاهی از این تهدیدات و روش‌هایی که سیستم شما به چنین حمله‌ای واکنش نشان می‌دهد، بخش مهمی از آمادگی امنیتی است. اما آمادگی بدون داشتن مانیتورینگ خوب در سرور امکان پذیر نیست. یک سیستم مانیتورینگ می‌تواند فورا بفهمد که چه زمانی و چرا یک رویداد غیرعادی رخ داده است. به عنوان مثال، نشان می‌دهد که آیا ترافیک شبکه به دلیل افزایش تقاضای کاربر است یا فرآیند مشکوکی در آن اتفاق افتاده است.  اجزای امنیتی مانیتورینگ مانند آنتی ویروس، سرویس پیشگیری از سرقت داده (DLP) و سیستم‌های تشخیص نفوذ (HIDS) می‌توانند شما را از تمام حملات سایبری جلوتر نگه دارند. سیستم‌ SIEM (امنیت اطلاعات و مدیریت رویداد) احتمالا مدرن‌ترین راهکار مانیتورینگ است که سرمایه‌گذاری شما در آن را چندین برابر پس می‌دهد.

تنها با نظارت کامل سرورهاست که می‌توانید متوجه شوید که آیا یک مشکل نیاز به حذف کردن کامل یا ارتقاء ظرفیت دارد یا خیر. برنامه‌ریزی و پیاده‌سازی راهکارها بر اساس چنین بازخوردی می‌تواند به سازمان شما در حفظ و نگهداری سرورها کمک کند. یک سیستم مانیتورینگ قوی خطوط پایه عملیاتی را تعریف می‌کند که این امر به نوبه خود به شما در پیش بینی نیازهای آینده و ارتقاء سخت افزار کمک خواهد کرد.

فرایند مانیتورینگ عملکرد سرور چگونه انجام می‌شود؟

پیاده سازی این فرایند در هر محیطی متفاوت است. با این حال، برخی از بهترین روش‌ها به بخش فناوری اطلاعات سازمان کمک می‌کند تا با سرمایه‌گذاری در سیستم مانیتورینگ عملکرد سرور، بیشترین کارایی را دریافت کنند.

سخت افزار در وضعیت مناسبی کار کند

سرورهای فایل معمولا تا حد توانایی‌های عملیاتی خود تحت فشار قرار می‌گیرند و به ندرت دچار اختلال می‌شوند. آن‌ها اغلب 24 ساعت شبانه روز در 7 روز هفته بدون وقفه کار می‌کنند. به همین دلیل نظارت بر معیارهایی مانند استفاده از CPU، حافظه و استوریج برای تایید اینکه هر سرور به طور مداوم در بهترین حالت خود کار می‌کند بسیار مهم است.

خطرات احتمالی را شناسایی کنید

هنگام استفاده از ابزارهای مانیتورینگ سرور، مراقب مشکلاتی باشید که ممکن است بر سخت افزار و نرم افزار تاثیر بگذارند. برای مثال، این ابزارها در مورد خطاهای دیتابیس هشدار می‌دهند.

نظارت بر هشدارها

هشدارها را در زمان واقعی نظارت کنید. این هشدارها باید بررسی و حل شوند، بنابراین باید روش‌های قابل اعتماد برای مدیریت و اولویت بندی موثر آن‌ها را در نظر بگیرید.

برنامه ریزی ظرفیت ابر

سیستم‌ مانیتورینگ عملکرد سرور در برنامه‌ریزی قدرت محاسباتی مناسب نقش کلیدی دارد. به عنوان مثال، اگر سرعت انجام عملیات کاهش یابد یا کاربران با مشکلات دیگری مواجه شوند، مدیر فناوری اطلاعات می‌تواند از طریق مانیتور کردن سرور وضعیت موجود را ارزیابی کند. در نتیجه، منابعی برای حل مشکل به آن‌ها اختصاص داده خواهد شد.

از برنامه ریزی ظرفیت حداکثر استفاده را ببرید

در پنج سال گذشته، حجم کاری مراکز داده به طور قابل توجهی افزایش یافت؛ یعنی تقریبا دو برابر شده است. در این شرایط سرورها مجبورند با این تغییر همگام شوند. خوشبختانه، سازمان‌ها می‌توانند با تجزیه و تحلیل نحوه استفاده از سرور، نیازهای آن را در سال‌های آینده پیش بینی کنند.

مانیتورینگ سرور چگونه کار می‌کند؟

اصطلاح مانیتورینگ عملکرد سرور سلامت عمومی سرور را پوشش می‌دهد، اما به طور کلی بر معیارهای عملکرد تمرکز دارد. این معیارها در سرورهای فیزیکی شامل استفاده از CPU، حافظه و عملکرد شبکه است. برای سرورهای مجازی این استانداردها معمولا زمان پاسخ سرور وب یا پایگاه داده، پهنای باند و سایر موارد مربوط به استفاده از منابع را در بر می‌گیرد. البته این بستگی به نوع سرور مورد استفاده نیز دارد.

سیستم‌های مانیتورینگ محبوب

سه نوع سیستم مانیتورینگ عملکرد سرور موجود است:

• سیستم‌های سنتی مبتنی بر نرم افزار لوکال

• سیستم‌های مبتنی بر  SaaS/Cloud

• سیستم‌های موبایل

برخی سیستم‌ها فناوری‌های سنتی و ابری را برای سفارشی سازی ترکیب می‌کنند. در ادامه مزایا و معایب هرکدام را بررسی خواهیم کرد.

سیستم‌های سنتی مبتنی بر نرم افزار

این سیستم‌ به نرم افزار نصب شده در محل متکی می‌باشد و سنتی ترین مدل است. این سیستم معمولا هزینه قابل توجهی را در پی دارد و پشتیبانی مستمر را تضمین می‌کند. باتوجه به روش‌های مختلف راه اندازی، نصب این نوع سیستم می‌تواند بسیار پیچیده و بسیار زمان بر باشد. با این حال، نرم‌افزار داخلی نیز امکان سفارشی‌سازی را نیز فراهم می‌کند. به طور کلی، نرم افزارهای داخلی هزینه بیشتری در مقایسه با سرویس‌های ابری دارد.

سیستم‌های SaaS/Cloud

سیستم‌های مانیتورینگ ابری به صورت آنلاین نصب و راه اندازی می‌شوند. در این فرایند دیگر نیاز به نصب نرم افزار در زیرساخت سخت افزاری ندارید و می‌توانید سیستم‌ها را به سرعت (حتی در عرض چند ساعت) راه اندازی کنید. سرویس‌های ابری انعطاف‌پذیری زیادی دارند، اگرچه کنترل کمتری بر شخصی‌سازی ارائه می‌دهند.

سیستم‌های موبایل

بسیاری از ارائه دهندگان ابری و داخلی این فناوری را در تلفن همراه پیاده سازی می‌کنند. در نتیجه، در هر زمان و هر مکان به داده‌های مانیتورینگ عملکرد سرور دسترسی خواهید داشت؛ یعنی می‌توانید این سیستم را بر روی یک دستگاه تلفن همراه داشته باشید.

نحوه انتخاب ابزارهای مانیتورینگ عملکرد سرور

قبل از خرید ابزار مانیتورینگ عملکرد سرور علاوه بر ویژگی های خاص هرکدام، موارد زیادی وجود دارد که باید در نظر بگیرید. اولین کاری که باید انجام دهید این است که به آنچه سازمان شما می خواهد نظارت کند، فکر کنید:

• چند سرور دارید؟

• به چه میزان نظارت بر زیرساخت نیاز دارید؟

• هر سرور به چه چیزی اختصاص دارد؟

• چه چیزهایی را می‌خواهید نظارت کنید؟

برخی از ابزارها و محصولات عملکرد محدودی دارند، در حالی که برخی دیگر جامع‌ترند و به شما امکان نظارت بر طیف وسیعی از برنامه‌ها را می‌دهند. ابزارهای نظارت بر سرور تنوع بسیاری دارند و باید دقت کنید که برای ویژگی‌هایی که به آن نیاز ندارید، هزینه اضافی پرداخت نکنید.

نتیجه گیری

مانیتورینگ عملکرد سرور یکی از بخش‌های اصلی فناوری اطلاعات محسوب می‌شود. از آنجایی که سرورها اساسا قلب تپنده یک سازمان هستند، مدیر IT باید اقدامات لازم را انجام دهد تا مطمئن شود تمام وظایف به درستی انجام می‌شوند. یک سیستم مانیتورینگ خوب برای نظارت و مدیریت سرور جهت رسیدن به این هدف ضروری است. با این حال، ابزارهای باکیفیت فقط مشکلات را شناسایی نمی‌کنند: آن‌ها به قدری فعال هستند تا قبل از تبدیل شدن به فاجعه، شما را از مشکلات احتمالی مطلع کنند. در واقع این فناوری در یافتن و اجرای راهکار مناسب به سازمان شما کمک می‌کند.

هزینه راه اندازی مجازی سازی؛ چه زمانی باید به مجازی سازی مهاجرت کنیم؟

مجازی سازی ایجاد یک کپی مجازی از کامپیوتر فیزیکی است و مزایای آن بسیار زیاد است: کاهش هزینه‌های سخت افزاری و افزایش بهره وری و کارایی. با این حال، این تنها بخش کوچکی از مزایای مجازی‌سازی است که کسب‌وکارها را به استفاده از این فناوری در چرخه کاری سوق می‌دهد. طبق آمار Statista، این روزها 92 درصد از کسب و کارها از مجازی سازی در فعالیت‌های خود استفاده می‌کنند و این روند رو به افزایش است. 

بر اساس آمار، استفاده از مجازی سازی همچنان در حال رشد است. بازار این تکنولوژی در سال 2020 به رکورد 15.9 میلیارد دلار رسید و این رقم همچنان در حال افزایش است. با افزایش تقاضا، مزایای مجازی سازی بیشتر از گذشته مورد توجه قرار گرفته است و سوال‌هایی برای کسب و کارها ایجاد شده است: آیا ارزش دارد که از فناوری مجازی سازی استفاده کنیم؟ هزینه مجازی سازی چقدر است؟ در این مقاله به این سوالات پاسخ داده‌ایم. پس تا پایان همراه ما باشید.

مجازی سازی چیست؟

در واقع، مجازی سازی ایجاد یک فایل دیجیتالی بر روی رایانه شماست که مانند یک قطعه سخت افزاری متفاوت به نظر می‌رسد. به عبارت ساده‌تر، مجازی سازی یک کپی مجازی از یک کامپیوتر فیزیکی است. حالا اصلا چرا به این تکنولوژی نیاز دارید؟ به عنوان مثال، فرض کنید یک رایانه شخصی با سیستم عامل ویندوز دارید، اما می‌خواهید روی سیستم عامل مک کار کنید. شما می‌توانید بدون نیاز به خرید مک بوک، به راحتی یک نسخه مجازی از مک در رایانه ویندوزی خود ایجاد نمایید.

این استراتژی می‌تواند کسب‌وکارهای کوچک را از پرداخت هزینه‌های کلان برای سخت‌افزار نجات دهد و انعطاف‌پذیری زیادی را به عملیات آن‌ها ببخشد. یکی از مزایای اصلی مجازی سازی همین است. علاوه بر این، ماشین مجازی به شما امکان می‌دهد به سرعت میان سیستم عامل‌های مختلف جابجا شوید. در اینجا، یکی دیگر از مزایای مجازی سازی را دریافت می‌کنید: سرعت و استقلال.

انواع مجازی سازی و کاربردهای آن

امروزه استفاده از ماشین‌های مجازی بسیار گسترش یافته است؛ از مجازی سازی نرم افزار، سخت افزار، و سرور گرفته تا مجازی سازی دسکتاپ، استوریج و شبکه. در اینجا چندین مورد از پرکاربردترین مجازی سازی‌ها در دنیای فناوری به همراه هزینه آن‌ها آورده شده است:

1. هزینه مجازی سازی شبکه

این یک بازسازی مجازی از شبکه فیزیکی با تمام جزئیات است: با روترها، فایروال‌ها، VPN ها، سوئیچ‌ها و پورت‌های منطقی. تصور کنید که تیم شما برای کاری که به منابع اضافی و شبکه جداگانه نیاز دارد. مجازی سازی شبکه به شما اجازه می‌دهد تا وظایف مربوط به شبکه را مستقل از سخت افزار انجام دهید. شبکه‌ مجازی سرعت عملیاتی و انعطاف پذیری بالاتری را ارائه می‌دهد. هزینه مجازی سازی براساس نیازهای شبکه هر سازمان تعیین می‌شود. در حال حاضر، 14 درصد مشاغل از شبکه‌های مجازی استفاده می‌کنند و این روند همچنان رو به افزایش است. طبق آمار، پیش بینی می‌شود خدمات مجازی سازی شبکه در سال‌های آینده رشد بیشتری داشته باشد.

2. هزینه مجازی سازی سرور

مزایای مجازی سازی در این سرویس چشمگیرتر است. یک سرور مجازی نه تنها به دو، بلکه چندین سیستم عامل اجازه می‌دهد تا روی یک کامپیوتر اجرا شوند و عملکرد کارآمدی داشته باشند. هزینه مجازی سازی به نیازهای هر سازمان و تعداد سرورهایی که استفاده می‌کند، بستگی دارد. بازار مجازی سازی سرورها امروز 6 میلیارد دلار آمریکا ارزش دارد، اما پیش بینی می‌شود تا سال 2027 به 8 میلیارد دلار افزایش یابد. مجازی سازی سرور زمانی قابل اجراست که نرم افزار روی سرورهای مختلف اجرا شود. اما مزایای اصلی مجازی سازی سرور چیست؟ عملکرد سریع‌تر و انجام حجم کاری بالا. با مجازی سازی سرور، دسترسی بالاتری را تجربه خواهید کرد.

3. هزینه مجازی سازی دسکتاپ

این تکنولوژی برای زمانی است که می‌خواهید روی پروژه‌های مختلف به طور همزمان کار کنید. این فرآیند به شما اجازه می‌دهد تا نسخه‌های مجازی از دسکتاپ خود ایجاد نمایید. مجازی سازی دسکتاپ‌ها اغلب برای فرایند دورکاری استفاده می‌شود. این فرآیند به مدیران کمک می‌کند تا به سرعت یک فضاهای کاری قابل اعتماد ایجاد کنند. با این فناوری می‌توانید یک سیستم عامل را روی تبلت iOS یا Android راه اندازی کنید. یکی از مزایای اصلی مجازی سازی در این مورد، سازماندهی دورکاری است. هزینه مجازی سازی دسکتاپ هم مانند روش‌های دیگر مجازی سازی محاسبه می‌گردد.

5. هزینه مجازی سازی برنامه

مجازی سازی برنامه درست مانند یک برنامه واقعی است. لازم نیست برنامه یا نرم افزار را روی رایانه خود نصب کنید، بلکه فقط کافی است در یک ماشین مجازی نصب شود. برنامه نویسان از مجازی سازی برنامه برای تست کردن آن‌ها استفاده می‌کنند. یکی از مزایای اصلی مجازی سازی برنامه امنیت است. این فرآیند به شما امکان می‌دهد نسخه‌های مختلف نرم افزار خود را در مکان‌های دیگر ذخیره کنید تا اطلاعات شما همیشه ایمن بماند. هزینه مجازی سازی نرم برنامه با توجه به نیازهای خاص هر شرکت تعیین می‌شود.

6. هزینه مجازی سازی استوریج

مجازی سازی استوریج فرآیند کپی کردن ویژگی‌های یک یا چند دیسک ذخیره سازی فیزیکی است. در این حالت، سرور متوجه تفاوت بین ذخیره سازی مجازی و فیزیکی را نمی‌شود. اغلب، برنامه نویسان از این فناوری برای افزودن یا حذف فضای ذخیره سازی بدون تاثیر بر برنامه‌های دیگر استفاده می‌کنند. مزایای مجازی سازی استوریج بسیار زیاد است. مجازی‌سازی استوریج، ذخیره‌سازی داده‌ها را ساده می‌کند و انعطاف‌پذیری را افزایش می‌دهد.

هزینه راه اندازی مجازی سازی در رهاکو

تیم متخصص و حرفه‌ای رهاکو اینجاست تا مجازی سازی را به بهترین شکل ممکن در سازمان شما راه اندازی کند. اگر قصد دارید از خدمات مجازی سازی رها استفاده کنید، میتوانید با کارشناسان مربوطه در مجموعه تماس بگیرید و مشاوره‌های لازم را دریافت نمایید. پس از آن نوبت به فرایند نیازسنجی می‌رسد و یک فرم RFP به شما داده می‌شود تا آن را براساس نیازهای خود تکمیل کنید.

پس از مشخص شدن اولویت‌ها و نیازهای سازمان شما، متخصصان حاضر در مجموعه اقدامات لازم را نسبت به راه اندازی آن‌ها انجام می‌دهند. ممکن است در این فرایند سوالاتی نظیر هزینه راه اندازی خدمات مجازی سازی یا زمان مناسب برای انجام این کار برایتان پیش بیاید. با توجه به مزایا و هزینه مجازی سازی، راه اندازی آن توسط شرکت رهاکو بسیار مقرون به صرفه خواهد بود. همچنین، پشتیبانی IT مجموعه رهاکو به سازمان شما در بهینه سازی زیرساخت فناوری اطلاعات کمک می‌کند.

نکاتی که قبل از راه اندازی مجازی سازی باید بدانید

برای اینکه به بهترین شکل از مزایای مجازی سازی بهره مند شوید، باید این فناوری را هوشمندانه راه اندازی کنید. بنابراین ملاحظات مهمی وجود دارد که باید هنگام پیاده سازی مجازی سازی در کسب و کار خود در نظر بگیرید.

بهترین زمان: بهترین زمان برای راه اندازی مجازی سازی زمانی است که می‌خواهید کسب و کار خود را گسترش دهید. مزایای مجازی سازی به شما کمک می‌کند تا هزینه‌های سخت افزاری مجموعه خود را کاهش دهید. اگر تجارت شما در حال رشد است و فقط یک یا دو سرور دارید، از ماشین‌های مجازی برای کارهای اداری استفاده کنید.

امنیت ماشین‌های مجازی: بهترین شیوه‌های امنیتی قابل اجرا در ماشین‌های فیزیکی، در ماشین‌های مجازی هم به خوبی کار می‌کنند. می‌توانید از فایروال‌ها و نرم افزارهای آنتی ویروس در ماشین‌های مجازی استفاده کنید. علاوه بر این، ماشین‌های مجازی جدا از محیط فیزیکی کار می‌کنند و این ویژگی یک لایه امنیتی اضافی را فراهم می‌کند. بنابراین افزایش امنیت یکی از مهم‌ترین مزایای مجازی سازی است. به کمک این فناوری می‌توانید نرم افزارهای مخرب را روی یک ماشین مجازی پیاده کنید.

تعداد ماشین‌های مجازی در هر سرور: تعداد ماشین‌های مجازی در هر سرور با توجه به ظرفیت سرور تعیین می‌شود. اگرچه این نکته مزیت محسوب نمی‌شود، اما عامل مهمی برای راه اندازی آن است. تعداد ماشین‌های مجازی در هر سرور به عوامل مختلفی مانند رم و ظرفیت استوریج بستگی دارد. جدای از این موارد، وظایفی که روی یک ماشین مجازی انجام می‌شود به توان خروجی و ظرفیت ذخیره سازی بیشتری نیاز دارد. بنابراین، چگونه می‌توانید از مزایای مجازی سازی بیشترین بهره را ببرید؟

شما باید ظرفیت دقیق سرور فیزیکی خود را بدانید و این ظرفیت باید با حجم وظایف انجام شده توسط ماشین مجازی مطابقت داشته باشد. هنگام انتخاب خدمات مجازی سازی سایر عوامل مهم را هم باید در نظر بگیرید:

• ویژگی‌های امنیتی پیشرفته

• هزینه نگهداری

• پشتیبانی فنی

• سهولت استفاده از شخص ثالث

• خودکارسازی

این ویژگی‌ها را در نظر بگیرید تا از مزایای فناوری مجازی سازی بیشترین بهره را ببرید. کسب و کارهای بزرگ و کوچک باید برای دیده شدن بیشتر روی فروش، منابع، درآمدها و مشتریان بالقوه خود تمرکز کنند. برای اداره و مدیریت موثر یک کسب و کار به داده‌های دقیق موجود در CRM، ERP و غیره نیاز است.

نتیجه گیری

از کمترین هزینه‌ نگهداری تا ویژگی‌های امنیتی پیشرفته، مجازی‌سازی مزایای زیادی برای کسب‌وکار شما دارد. برای اطلاعات بیشتر در مورد هزینه مجازی سازی و راه اندازی آن، همین امروز با ما تماس بگیرید. این انعطاف‌پذیری و هزینه مقرون به صرفه‌ای که مجازی سازی ارائه می‌دهد ارزش تلاش را دارد. در حالی که همچنان چالش‌های اولیه برای پیاده‌سازی این تکنولوژی وجود دارد، اما راه اندازی آن توسط متخصصان حرفه‌ای تمام این چالش‌ها را از میان برمی‌دارد.

برای اینکه بدانید آیا راهکارهای مجازی سازی برای شما مناسب است یا خیر، همین امروز با رهاکو تماس بگیرید. رهاکو به عنوان مرجع تخصصی مجازی سازی در ایران آماده همکاری و خدمت رسانی‌ست. مهاجرت به مجازی سازی را با ما تجربه کنید!

مدیریت ترافیک شبکه با نرم افزار نت اسکیلر (NetScaler)

امروزه سازمان‌ها با الزامات جدیدی برای مدیریت مرکز داده و برنامه‌های خود مواجه هستند. از طرفی دیگر، سیاست‌ها بر اهمیت عملکرد درست برنامه‌های مجازی تاکید دارد. مهم نیست که نیازهای تجاری شرکت چقدر سریع پاسخ داده می‌شود، مدیران باید بر ترافیک شبکه نظارت نمایند تا عملکرد بهینه برنامه را تضمین و در عین حال محدودیت‌های بودجه اختصاص یافته را رعایت کنند. اینجاست که کنترلرهای پیشرفته تحویل برنامه‎‌ها مانند نت اسکیلر سیتریکس (Citrix NetScaler) وارد صحنه می‌شود.

بسیاری از فروشندگان مختلف مانند Citrix راهکار نت اسکیلر را ارائه می‌دهند. هدف اصلی این سرویس افزایش عملکرد، امنیت و انعطاف پذیری برنامه‌هاست. معمولا سازمان‌ها از این نرم افزار برای تعادل و توزیع ترافیک موجود در شبکه استفاده می‌کنند. در این مقاله با این سرویس سیتریکس و وظایف آن بیشتر آشنا می‌شوید.

نت اسکیلر تغییر نام داد!

اگر فکر می‌کنید نت اسکیلر یک محصول است، سخت در اشتباهید. این برنامه یکی از راهکارهای Citrix است. نام تجاری NetScaler تنها چند روز پس از کنفرانس سالانه سینرژی سیتریکس که در سال 2018 برگزار شد، به ADC تغییر کرد. این برنامه از محصولات زیر تشکیل شده است:

ADC: کنترل کننده تحویل برنامه که اکنون Citrix ADC نامیده می‌شود.

AppFirewall: فایروال برنامه که اکنون به عنوان Citrix Web App Firewall شناخته می‌شود.

Unified Gateway: راهکار دسترسی از راه دور که اکنون Citrix Gateway نام دارد.

Management & Analytics System: کنسول مدیریتی، نظارت و عیب‌یابی که اکنونCitrix Application Delivery Management نامیده می‌شود.

SD-WAN: یک سیستم مدیریت شبکه گسترده به نام Citrix SD-WAN.

Secure Web Gateway: مجموعه‌ای از ابزارها برای مقابله با تهدیدات مبتنی بر اینترنت که اکنون به عنوان دروازه وب امن Citrix شناخته می‌شود.

محصول اصلی NetScaler ADC بود. در بیشتر موارد، زمانی که مردم از عبارت Citrix NetScaler استفاده می‌کنند، منظور آن‌ها NetScaler ADC است. برخی از محصولات ذکر شده در بالا به صورت مستقل یا به عنوان بخشی از NetScaler ADC ارائه می‌شوند.

نت اسکیلر چیست؟

نت اسکیلر که با نام Citrix ADC شناخته می‌شود، یک راهکار مدیریتی است که امکان مدیریت و نظارت بر محصولات شبکه را از یک کنسول واحد و یکپارچه فراهم می‌کند. این نرم افزار اطلاعات مانیتورینگ را از طریق دستگاه‌‌ها از شبکه جمع آوری می‌کند.

 NetScalerسیتریکس برای بهینه سازی، مدیریت و ایمن سازی ترافیک شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرد. در واقع، این سرویس ترافیک برنامه‌ها را برای بهینه سازی و محافظت از شبکه تجزیه و تحلیل می‌کند. به عنوان مثال، درخواست‌های HTTP توسط نت اسکیلر با اتصالات طولانی مدت TCP جایگزین می‌شوند. این امر باعث می‌شود زمان خرابی یا تاخیر سرور به طور قابل توجهی کاهش یابد. ویژگی‌های امنیتی و قابلیت‌ کارآمدی سرور، همه بخشی از مشخصه‌های اصلی این برنامه می‌باشند.

این برنامه تعادل بار سطح 4 را برای ارائه عملکرد بهتر برنامه‌ها و خدمات ارائه می‌دهد. بهینه سازی، ایمن سازی، انعطاف پذیری و کنترل اجرای برنامه‌ها توسط این سرویس جهت بهبود عملکرد انجام می‌شود.

نت اسکیلر چگونه کار می‌کند؟

NetScaler سلامت و آپدیت بودن سرورها را بررسی می‌کند و با توجه به سیاست‌های سازمان ترافیک را به سرورهای دیگر جهت استفاده بهینه از منابع هدایت می‌کند. این نرم افزار نقش مهمی در فشرده سازی برای سازمان‌ها ایفا می‌کند. از نت اسکیلر سیتریکس به عنوان یک سرور پراکسی، پردازش گر درخواست SSL و همچنین VPN استفاده می‌شود. با این برنامه می‌توانید ترافیک حملات DDOS را نیز کنترل می‌کند.

همچنین در صورت نیاز می‌توانید به منظور استفاده از خدمات تجزیه و تحلیل سیتریکس اطلاعات را به کلود ارسال کرده و از ریسک‌های امنیتی به سرعت اطلاع پیدا کنید.

نسخه‌های NetScaler 

نت اسکیلر در نسخه‌های Premium،Advanced  و Standard عرضه می‌شود که Premium از میان آن‌ها بیشترین ویژگی‌ها و Standard کمترین را دارد. شما با این برنامه طیف گسترده‌ای از مدل‌ها را دارید که از توان عملیاتی مختلف سیستم، درخواست‌هایL7 HTTP، تراکنش‌های  SSL، فشرده سازی و غیره پشتیبانی می‌کنند. از آنجایی که مدل‌های مختلفی برای انتخاب وجود دارد، این برنامه با طیف وسیعی از قیمت‌ها عرضه می‌شود.

ویژگی‌های Citrix NetScaler

به زبان ساده نت اسکیلر سیتریکس برنامه‌ها را پنج برابر بهتر اجرا می‌کند! این سرویس در هزاران شبکه برای بهینه سازی، ایمن سازی و کنترل خدمات سازمانی و ابری و به حداکثر رساندن تجربه کاربری در سراسر جهان راه اندازی شده است. مشتریان و سازمان‌ها به خدمات شبکه‌ای نیاز دارند که همیشه در دسترس باشد و متناسب با فضای کاری و سبک زندگی آن‌ها شخصی سازی شود.

همانطور که اشاره کردیم، NetScaler برنامه‌ها و داده‌ها با بهترین عملکرد ارائه می‌دهد. این برنامه از طریق مجموعه‌ای از ویژگی‌هایی که شامل توازن بار سرور (GSLB)، امنیت برنامه و کاربری آسان راه اندازی می‌شود. با این سرویس می‌توانید تمام وظایف سازمانی خود را بهینه، ایمن و کنترل کنید. امنیت برنامه‌های نسل بعد با NetScaler امکانپذیر می‌شود. این نرم افزار می تواند امکان شناسایی سریع و جلوگیری از حملات DDoS را فراهم کرده و از افشای سهوی یا عمدی اطلاعات محرمانه جلوگیری می‌کند.

مزایای کلیدی این سرویس برای کسب و کارها

اگر قرار است کسب و کار شما جایگاه خود را میان رقبا حفظ کند، به برنامه‌ای قابل اعتماد نیاز خواهید داشت. نت اسکیلر امکان مدیریت ایمن و سریع برنامه‌ها را برای شما فراهم می‌کند. بنابراین می‌توانید بهترین تجربه کاربری ممکن را در هر دستگاهی و در هر مکانی ارائه دهید. در این بخش پنج مزیت این برنامه برای مشاغل آورده شده است:

1. مشتریان را راضی نگه دارید

اکثریت قریب به اتفاق مشتریان زمانی که در دسترس نباشید به شما توجه نمی‌کنند. این بدان معناست که برنامه‌های شما باید با ثبات، سرعت و قابلیت اطمینان کار کنند. این راهکار بسیار انعطاف ‌پذیر است و عملکرد بهتر و تاخیر حداقلی را ارائه می‌دهد، بنابراین می‌توانید تجربه یکپارچه‌ای را با هر برنامه و در هر زمان به مشتریان ارائه دهید.

2. بهره وری کارمندان

با افزایش دورکاری، کارمندان مشاغل کوچک به شدت به برنامه‌های سازمانی وابسته هستند. اگر ناگهان تقاضا افزایش یابد، زیرساخت شما همیشه باید آماده باشد. این نرم افزار به شما امکان می‌دهد تا در صورت نیاز منابع را به سرعت و به آسانی خودکار کنید. بنابراین کاربران شما می‌توانند بدون وقفه به کار خود ادامه دهند.

3. تقویت امنیت

برنامه‌های سازمانی نه تنها بخش مهم کار شما هستند، بلکه بسیار آسیب پذیرند. شما به یک امنیت جامع نیاز دارید تا از خطرات و آسیب‌های احتمالی جلوگیری کنید. ویژگی‌های امنیتی نت اسکیلر شما را برای مبارزه با بدافزارها مسلح می‌کند.

4. افزایش کارایی

تحویل یکپارچه و ایمن برنامه در سراسر شبکه می‌تواند پیچیده و وقت گیر باشد. این برنامه با استفاده از یک پایه کد ثبات عملیاتی را امکانپذیر می‌کند. در این حالت، پهنای باند را می‎توان به راحتی افزایش داد و به همین ترتیب کسب و کار کوچک شما می‌تواند به سرعت برنامه‌ها را راه اندازی کند.

5. عیب یابی سریع

نرم افزار Citrix Application Delivery Management، تجزیه و تحلیل جامعی را ارائه می‌دهد. این تنها پلتفرم مدیریت تحویل برنامه است که شما را به یک اتوماسیون جامع و عیب یابی سریع‌ مجهز می‌کند.

Citrix NetScaler در برنامه‌های مجازی و دسکتاپ

هنگامی که چیزی از طریق اینترنت به صورت امن ارسال می‌شود، رمزگذاری شده و زمانی که به مقصد می‌رسد باید رمزگشایی شود. در این فرآیند رمزگذاری و رمزگشایی به زمان و منابع زیادی نیاز دارد. فرآیند انتقال SSL  به کنترل کننده برنامه، بار سرورها را کاهش می‌دهد و آن‌ها را برای پردازش داده‌های بیشتر آزاد می‌کند. همچنین، تعداد سرورهای مورد نیاز را کاهش می‌دهد. اگرچه نت اسکیلر قابلیت‌های متعددی دارد، اما اغلب به عنوان یک ابزار متعادل کننده حجم کاری در برنامه‌های مجازی و محیط دسکتاپ مجازی استفاده می‌شود.

نتیجه گیری

نت اسکیلر یک ابزار سخت افزاری داخل شبکه تولید شده توسط Citrix است که نقش اصلی آن متعادل نمودن بار داخل شبکه می‌باشد. یکی دیگر از ویژگی‌های این برنامه احراز هویت کاربران برای استفاده از برنامه‌های سیتریکس است. از دیگر وظایف این سرویس می‌توان به تبادل برنامه‌های مورد استفاده کاربر، برقراری ارتباط با پایگاه داده، تسریع اجرای برنامه و یکپارچه سازی امنیت اشاره کرد. نت اسکیلر همچنین از فایروال، پروکسی و توابع VPN پشتیبانی می کند.

دوقلوی دیجیتال چیست و چه تاثیری بر کسب و کارها دارد؟

دوقلوی دیجیتال نمایش یک جسم فیزیکی به صورت مجازی است که می‌تواند یک کپی از جسم فیزیکی باشد. در اصل دوقلوی دیجیتال یک برنامه رایانه‌ای است که با استفاده از داده‌ها در دنیای واقعی شبیه سازی‌هایی را می‌سازند که عملکرد محصول یا یک فرآیند را پیش بینی می‌کنند. با پیشرفت علم و تکنولوژی این مدل‌های شبیه سازی و الگوهای مجازی به یک اصل مهم در مهندسی مدرن برای ایجاد نوآوری و بهبود عملکرد تبدیل شده است. در این مقاله با فناوری دوقلوی دیجیتال بیشتر آشنا می‌شوید.

دوقلوی دیجیتال چیست؟

دوقلوی دیجیتال نمایش مجازی یک محصول است که برای درک ویژگی‌های عملکردی یک محصول استفاده می‌شود. قبل از سرمایه گذاری در تولید نمونه‌های اولیه، دوقلوی دیجیتال در طول چرخه عمر محصول برای شبیه سازی، پیش بینی و بهینه سازی محصول استفاده می‌شوند. دوقلوهای دیجیتالی تیم‌ها را قادر می‌سازند تا به طور مشترک، سیستم‌های پیچیده را اجرا کنند. آن‌ها به شرکت‌ها کمک می‌کنند تا گذشته را درک کنند، شرایط فعلی را در نظر بگیرند و از مشکلات آینده جلوگیری کنند. آن‌ها از طریق بینش فروش و بازاریابی، تجزیه و تحلیل، تصویرسازی سه بعدی و شبیه سازی تصمیم گیری می‌کنند.

کاربرد دوقلوهای دیجیتال

دوقلوهای دیجیتال با ترکیب شبیه ‌سازی یک جسم فیزیکی، با استفاده از تجزیه و تحلیل داده‌ها و قابلیت‌های یادگیری ماشینی می‌توانند شرایط محیطی تاثیرگذار باشند. از بین بردن نیاز به نمونه‌های اولیه فیزیکی، کاهش زمان توسعه، و بهبود کیفیت محصول یا فرآیند نهایی تنها بخشی از کاربرد آن‌هاست.

دوقلوهای دیجیتال برای اطمینان از مدل‌ سازی دقیق طول عمر یک محصول یا تولید آن از داده‌های حسگرهای نصب شده بر روی اشیا استفاده می‌کنند. این داده‌ها برای تعیین عملکرد و تغییرات در زمان واقعی اشیا کاربرد دارند. دوقلو دیجیتال با استفاده از این داده‌ها تکامل می‌یابد و به طور مداوم به روز می‌شود تا هر گونه تغییر در همتای فیزیکی خود را در طول چرخه عمر محصول منعکس کند. سپس یک نمونه در محیط مجازی ایجاد می‌کند که شرکت‌ها براساس آن می‌توانند محصولات، تولید و عملکرد خود را به طور مداوم بهینه کنند. 

کاربردهای بالقوه یک دوقلو دیجیتال به این بستگی دارد که چه مرحله‌ای از چرخه عمر محصول را مدل می‌کند. به طور کلی، سه نوع دوقلو دیجیتال وجود دارد: محصول، تولید و عملکرد. در قسمت زیر عملکرد هرکدام از آن‌ها را شرح داده‌ایم. ترکیب و ادغام دوقلو دیجیتالی که با هم تکامل می‌یابند به عنوان نخ دیجیتال شناخته می‌شود. اصطلاح نخ به این دلیل استفاده می‌شود که در تمام مراحل محصول و چرخه عمر تولید بافته شده و داده‌ها را گرد هم می‌آورد.

استفاده از دوقلوهای دیجیتال برای طراحی کارآمد محصولات جدید

از دوقلوهای دیجیتالی می‌توان برای تایید عملکرد محصول استفاده کرد. این تکنولوژی نشان می‌دهد محصولات در حال حاضر چگونه در دنیای فیزیکی عمل می‌کنند. دوقلو دیجیتال از طریق یک اتصال فیزیکی مجازی به شما امکان می‌دهد نحوه عملکرد یک محصول را در شرایط مختلف تجزیه و تحلیل کنید و تنظیماتی را در دنیای مجازی انجام دهید تا مطمئن شوید که محصول فیزیکی آینده دقیقا مطابق برنامه عمل خواهد کرد. مهم نیست که چقدر سیستم‌ها و مواد پیچیده هستند دوقلوهای دیجیتالی به محصول شما کمک می‌کنند تا در این پیچیدگی بتوانید بهترین تصمیم ممکن را بگیرید.

استفاده از دوقلوهای دیجیتال در برنامه ریزی و تولید

برای این که متوجه شوید در یک فرآیند تولید قبل از اینکه چیزی واقعا وارد مرحله تولید شود، در فروشگاه چقدر خوب کار خواهد کرد، باید از دوقلوی دیجیتال استفاده کنید. شرکت‌ها با شبیه سازی فرآیند از طریق دوقلوی دیجیتال و تجزیه و تحلیل چرایی اتفاقات با استفاده از رشته دیجیتال، می‌توانند یک روش تولید ایجاد کنند که تحت شرایط مختلف کارآمد بماند.

با ایجاد دوقلوهای دیجیتالی محصول می‌توان به تولید بیشتری دست یافت. کسب ‌و کارها با استفاده از داده‌های محصول و تولید دوقلوهای دیجیتال می‌توانند از خرابی پر هزینه تجهیزات جلوگیری کنند و حتی پیش ‌بینی کنند که چه زمانی تعمیر و نگهداری برای پیشگیری ضروری است. این جریان ثابت اطلاعات دقیق، فرایند تولید را قادر می‌سازد که سریع‌تر، کارآمدتر و قابل اعتمادتر باشد.

عملکرد دوقلوهای دیجیتال 

با استفاده از دوقلوهای دیجیتال داده‌های عملیاتی ضبط و تجزیه و تحلیل می‌شوند. محصولات هوشمند و کارخانه‌های هوشمند، حجم عظیمی از داده‌ها را تولید می‌کنند. دوقلوی دیجیتال این داده‌ها را از محصولات و کارخانه‌ها جمع‌ آوری و آن‌ها را تجزیه و تحلیل می‌کند تا اطلاعات نهایی را برای تصمیم‌ گیری آگاهانه ارائه دهد. با استفاده از عملکرد دوقلوهای دیجیتالی، شرکت‌ها می‌توانند:

 فرصت‌های تجاری جدید ایجاد کنند.

 برای بهبود مدل‌های مجازی اطلاعاتی به دست آورند.

 داده‌های عملیاتی را جمع آوری و تجزیه و تحلیل کنند.

 باعث بهبود کارایی محصول و سیستم تولید ‌شوند.

دوقلو دیجیتال توسط چه کسانی ساخته می‌شود؟

دوقلوهای دیجیتالی توسط تیم بزرگی از مهندسان، طراحان و دانشمندان دیتا ساخته می‌شوند. مهندسان و طراحان برای طراحی نمونه اولیه محصول فیزیکی مورد نظر، در ابتدا با در دست داشتن مصالح، مواد، اندازه و ابعاد اجسام در یک نرم افزار می‌توانند دوقلوی دیجیتال را طراحی کنند. دانشمندان دیتا می‌توانند اطلاعاتی را از دانش فیزیکی جسم مورد نظر برای به وجود آوردن یک نمونه ریاضی در دنیای مجازی جمع آوری و استخراج کنند.

دوقلو دیجیتال چگونه کار می‌کند؟

دوقلو دیجیتال یک مدل مجازی است که برای شبیه سازی دقیق اجسام فیزیکی طراحی شده است. برای مثال: توربین بادی با حسگرهایی مطابق با آب و هواهای مختلف مجهز شده است. این حسگرها داده‌هایی را در مورد جنبه‌های مختلف عملکرد جسم فیزیکی مانند: انرژی خروجی، دما، شرایط آب و هوایی و موارد دیگر ارائه می‌دهد. سپس این داده‌ها به یک سیستم پردازش منتقل و به نسخه دیجیتال تبدیل می‌شود.

مدل مجازی برای اجرای شبیه‌ سازی‌ها، مطالعه مسائل مربوط به عملکرد و بهبودهای احتمالی، همه با هدف ایجاد اطلاعات ارزشمند استفاده می‌شود. در نهایت تمام این اطلاعات به جسم فیزیکی اعمال خواهد شد. زندگی دوقلوی دیجیتال با متخصصان در ریاضیات کاربردی یا علوم داده شروع می‌شود که بر روی فیزیک و داده‌های عملیاتی یک جسم یا سیستم فیزیکی تحقیق می‌کنند تا یک مدل ریاضی شبیه ساز را توسعه دهند. توسعه دهندگانی که دوقلوهای دیجیتالی ایجاد می‌کنند تا اطمینان حاصل ‌کنند که حسگرهای مدل رایانه مجازی می‌توانند داده‌هایی را از نسخه دنیای واقعی جمع آوری ‌کنند. این به نسخه دیجیتالی امکان تقلید و شبیه سازی اتفاقات در نسخه اصلی را در زمان واقعی می‌دهد.

یک دوقلو دیجیتالی می‌تواند به همان اندازه که شما نیاز دارید پیچیده یا ساده باشد. مقادیر متفاوتی از داده‌ها تعیین می‌کنند که آیا این مدل دقیقا نسخه فیزیکی دنیای واقعی را شبیه ‌سازی می‌کند یا خیر. این دوقلو را می‌توان به عنوان یک نمونه اولیه محصول در حین توسعه استفاده کرد. در واقع، این دوقلو دیجیتال می‌تواند برای مدل‌ سازی آنچه ممکن است در نسخه فیزیکی هنگام ساخت رخ دهد، مورد استفاده قرار بگیرد.

انواع دوقلوهای دیجیتال

دوقلوهای دیجیتال معمولا به زیر گروه‌هایی تقسیم می‌شوند که گاهی اوقات عبارتند از: نمونه اولیه دوقلو دیجیتال (DTP)، نمونه دیجیتال دوقلو (DTI) و مجموع دوقلوی دیجیتال (DTA). DTP شامل طراحی‌ها، تجزیه و تحلیل‌ها و فرآیندهایی است که تولید یک محصول فیزیکی را تحقق می‌بخشد. قبل از اینکه یک محصول فیزیکی وجود داشته باشد، DTP وجود دارد بنابراین در واقع یک دوقلو دیجیتال نیست. DTI دوقلو دیجیتالی یک نمونه جداگانه از محصول پس از تولید است. DTA مجموعه‌ای از DTI است که داده‌ها و اطلاعات آن می‌تواند برای بازجویی در مورد محصول فیزیکی و یادگیری استفاده شود. دوقلو دیجیتال یک ساختار منطقی است، به این معنی که داده‌ها و اطلاعات واقعی ممکن است در برنامه‌های دیگر موجود باشد.

دوقلوی دیجیتال چه تاثیری بر صنعت داشته است؟

از طریق ادغام فناوری‌هایی مانند: هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و تجزیه و تحلیل نرم‌ افزاری با داده‌ها، دوقلو دیجیتال یک مدل شبیه ‌سازی ایجاد می‌کند که می‌تواند در کنار یا به‌ جای همتای فیزیکی به ‌روز رسانی شود. این به شرکت‌ها اجازه می‌دهد تا یک چرخه توسعه کاملا کامپیوتری را از طراحی تا راه اندازی ارزیابی کنند. با تقلید از دارایی‌های فیزیکی، چارچوب‌ها و عملیات برای تولید داده‌های پیوسته، یک دوقلو دیجیتال به صنعت اجازه می‌دهد تا زمان خرابی را پیش ‌بینی کند، به شرایط متغیر واکنش نشان دهد، طراحی کند و موارد دیگر.

دوقلوی دیجیتال کلید توسعه Industry 4.0 برای ارائه اتوماسیون، تبادل داده و فرآیندهای تولید پیوسته و همچنین عرضه محصول است. کارکنان صنعت قادر به نظارت بر عملیات در زمان واقعی، ارائه هشدارهای قبلی از خرابی‌های احتمالی و امکان بهینه سازی و ارزیابی عملکرد زمان واقعی با حداقل از دست دادن بهره وری هستند.

نتیجه گیری

دوقلو دیجیتال یک نمایش مجازی یک سیستم فیزیکی در زمان واقعی است که به عنوان همتای دیجیتال غیر قابل تشخیص آن برای اهدافی مانند: شبیه ‌سازی سیستم، یکپارچه ‌سازی، آزمایش، نظارت و نگهداری عمل می‌کند. دوقلوهای دیجیتال نتیجه بهبود مستمر در ایجاد طراحی محصول و فعالیت‌های مهندسی هستند. این تکنولوژی دائما در حال یادگیری مهارت‌ها و قابلیت‌های جدید است؛ به این معنی که می‌تواند به تولید اطلاعات مورد نیاز برای بهتر کردن محصولات و کارآمد کردن فرآیندها ادامه دهد.

توسعه سیستم‌های نرم‌افزاری به بهترین شکل با معماری نرم افزار

هدف یک نرم افزار خوب ارائه خدمات با کیفیت در یک محیط است. اگر فرایند ساخته شدن یک برنامه نرم افزاری را دیده باشید، پیچیدگی آن را درک خواهید کرد. معماری کلی هر محصول نرم افزاری، استفاده از آن را برای کاربر بسیار ساده می‌کند. فرایند ساخت نرم افزار از تعدادی عناصر تشکیل شده که کد گذاری بخش کوچکی از آن می‌باشد.

همه ما روزانه به نوعی از معماری نرم افزار استفاده می‌کنیم بدون اینکه متوجه آن شویم؛ از ارسال یک پیام در واتس اپ گرفته تا سفارش آنلاین از رستوران مورد علاقه خود. این فناوری پایه و اساس شکل گیری فناوری است که بیشتر مردم حتی از وجود آن اطلاعی ندارند. طراحی نرم افزار بخشی جدایی ناپذیر از طراحی کلی سیستم است. پس چرا زیاد در مورد آن نمی‌دانیم؟ در این مقاله درباره این تکنولوژی مدرن و پرکاربرد بیشتر توضیح می‌دهیم. 

معماری نرم افزار چیست؟

معماری نرم افزار، سیستم یک سازمان یا ساختار سیستم آن را به تصویر می‌کشد نحوه رفتار آن را توضیح می‌دهد. سیستم مجموعه‌ای از مولفه‌ها را نشان می‌دهد که عملکرد یا مجموعه‌ای از عملکردهای خاص را انجام می‌دهند. به عبارت دیگر، Software Architecture پایه محکمی را فراهم می‌کند که بر اساس آن می‌توان ساختن نرم ‌افزار را آغاز کرد. تصمیماتی که برای ساخت نرم افزار گرفته می‌شود بر کیفیت، عملکرد و موفقیت کلی سیستم تاثیر می‌گذارد. در نظر نگرفتن مشکلات رایج و عواقب طولانی مدت آن سیستم شما را در معرض خطر قرار خواهد داد.

چندین الگو و اصول معماری وجود دارد که معمولا در سیستم‌های مدرن استفاده می‌شود که اغلب به عنوان سبک‌ معماری شناخته می‌شوند. گفتنی است معماری یک سیستم نرم افزاری به یک سبک معماری واحد محدود نمی‌شود. پس از جمع ‌آوری نیازهای تجاری، تیم توسعه‌ دهنده کار بر روی مشخصات مورد نیاز نرم‌ افزار (SRS) را شروع می‌کند. به همین ترتیب این فرایند مراحل مختلفی مانند: آزمایش، راه اندازی، تعمیر و نگهداری و غیره طی می‌کند. توسعه نرم ‌افزار در چندین مرحله انجام می‌شود که تمام آن‌ها تحت چرخه عمر توسعه نرم افزار (SDLC) قرار می‌گیرند.

چه مواردی که در ساختار نرم افزار تعریف می‌شوند؟

نرم افزار سازماندهی اساسی یک سیستم را تعریف می‌کند و به زبان ساده‌تر یک راهکار ساختار یافته است. در واقع نحوه مونتاژ اجزای یک سیستم نرم افزاری، ارتباط بین آن‌ها را مشخص می‌کند. این معماری به عنوان یک طرح اولیه برای برنامه های نرم افزاری و پایه‌ای برای تیم توسعه دهنده عمل می‌کند. طراحی نرم افزار فهرستی از موارد را تعریف می‌کند که منجر به آسان‌تر شدن بسیاری از امور در فرآیند توسعه نرم‌ افزار می‌شود. معماری نرم افزار:

• ساختار و رفتار یک سیستم و همچین ساختار ارتباطی آن را تعریف می‌کند.

• رابطه مولفه را تعریف می‌کند.

• بر ساختار تیم تاثیر می‌گذارد.

• بر عناصر مهم تمرکز دارد.

• تصمیمات اولیه طراحی را به تصویر می‌کشد.

چرا معماری نرم افزار مهم است؟

این تکنولوژی تحت مرحله طراحی چرخه عمر توسعه نرم افزار قرار می‌گیرد. این یکی از مراحل اولیه کل فرآیند توسعه نرم افزار است. بدون طراحی نرم افزار، توسعه نرم افزار مانند ساختن خانه بدون طراحی معماری خانه است. بنابراین این فناوری یکی از بخش‌های مهم توسعه نرم افزار است. از نظر فنی و توسعه در زیر دلایل اهمیت این معماری آورده شده است.

• ویژگی‌های کیفیت را برای بهینه سازی یک سیستم انتخاب می‌کند.

• نمونه سازی اولیه را تسهیل می‌کند.

• اجازه می‌دهد تا یک سیستم با جزئیات کامل ساخته شود.

• به مدیریت تغییرات در سیستم کمک می‌کند.

علاوه بر همه این‌ها، معماری نرم افزار برای بسیاری از عوامل دیگر مانند: کیفیت نرم افزار، قابلیت اطمینان نرم افزار، قابلیت نگهداری نرم افزار، پشتیبانی از نرم افزار و عملکرد نرم افزار و غیره نیز مهم است.

کاربرد معماری نرم افزار در مهندسی نرم افزار 

این مفهوم در مهندسی نرم افزار به تجزیه و تحلیل ساختار یک سیستم کمک می‌کند و در عین حال برخی از جزئیات آن را پنهان می‌کند. طراحی نرم افزار بر روابط و نحوه تعامل عناصر و اجزا با یکدیگر تمرکز می‌کند، دقیقا همان کاری که مهندسی نرم افزار انجام می‌دهد. در واقع معماری نرم افزار و مهندسی نرم افزار اغلب با هم همپوشانی دارند و باهم ترکیب می‌شوند، زیرا بسیاری از قوانین هم در هر دو مفهوم یکسان هستند. در برخی مواقع مهندسی نرم ‌افزار تصمیمات می‌گیرد و طراحی نرم افزار از آن پیروی می‌کند.

توجه به این نکته ضروری است که معماری همان مهندسی نرم افزار است، اما برعکس آن معنایی ندارد. طراحی نرم افزار قادر است بین جزئیات و ساختار داخلی نرم افزار تمایز قائل شود. در حال حاضر، ساختار نرم افزار الگوی طراحی و ساخت سیستم‌های پیچیده را تعیین می‌کند.

ویژگی‌های مهم طراحی نرم افزار

معماران ویژگی‌های معماری نرم افزار را بسته به عملیات، ساختار و غیره به دسته‌های متنوعی تقسیم می‌کنند. در این بخش برخی از ویژگی‌های مهم این تکنولوژی توضیح داده شده است.

ویژگی‌های عملیاتی: دسترسی ،کارایی، قابلیت اطمینان، میزان خطای کم، مقیاس پذیری.

ویژگی‌های سازه: قابلیت پیکربندی، توسعه پذیری، پشتیبانی، قابل حمل بودن، قابلیت نگهداری.

ویژگی‌های مقطعی: دسترسی، امنیت، قابلیت استفاده، حریم خصوصی، امکان پذیری.

معماری نرم افزار از چند اصل تشکیل شده است؟

کلمه SOLID یک اصل از این مفهوم را تعریف می‌کند. این اصل برای جلوگیری از اشتباهات استراتژیک تولید محصول دنبال می‌شود. طراحی نرم افزار باید به اصل SOLID پایبند باشد تا از هر گونه شکست جلوگیری شود.

مسئولیت واحدSingle Responsibility : هر سرویس باید یک هدف واحد داشته باشد.

اصل باز-بسته Open-Closed Principle: ماژول‌های نرم افزار باید مستقل و قابل گسترش باشند.

اصل جایگزینی لیسکوف Liskov Substitution Principle: خدمات مستقل باید بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کرده و جایگزین یکدیگر شوند.

اصل جداسازی رابط Interface Segregation Principle: نرم افزار باید به چندین زیرمجموعه تقسیم شود و هیچ گونه افزونگی وجود نداشته باشد.

اصل وارونگی وابستگی Dependency Inversion Principle: ماژول‌های سطوح بالاتر نباید به ماژول‌های سطح پایین وابسته باشند و تغییرات در سطح بالاتر بر سطح پایین‌تر تاثیر نگذارد.

معایب و مزایای طراحی و ساخت نرم افزار

مزایا:

• یک پایه محکم برای پروژه نرم افزاری فراهم می‌کند.

• به افزایش عملکرد کمک می‌کند.

• هزینه ارتقا و توسعه را کاهش می‌دهد.

معایب:

• گاهی اوقات دریافت ابزارهای خوب و استاندارد برای معماری مشکل ساز می‌شود.

• پیش بینی اولیه موفقیت پروژه بر اساس معماری همیشه امکان پذیر نیست.

• از  قسمت بالا مشخص است که ساخت نرم افزار چقدر برای توسعه یک برنامه نرم افزاری اهمیت دارد. بنابراین یک معماری خوب نیز وظیفه ارائه یک محصول نرم افزاری با کیفیت را بر عهده دارد.

اهمیت الگوی معماری و طراحی نرم افزار

الگوها در معماری اهمیت قابل توجهی دارند زیرا می‌توانند مشکلات را در حوزه‌های مختلف حل کنند و درخواست‌های پیچیده کاربر را به راحتی به قسمت‌های کوچک‌تر تقسیم می‌کند. در اینجا چند دلیل دیگر وجود دارد که چرا الگوهای معماری نرم افزار برای برنامه‌های نرم افزاری حیاتی هستند؟ 

تعریف ویژگی‌های اساسی یک برنامه

دانستن ویژگی‌ها، نقاط قوت و ضعف هر یک از این معماری‌ها برای یک انتخاب مناسب و همچنین رسیدن به اهداف کسب‌ و کار شما مهم است. بدیهی است که الگوهای معماری یک عامل تعیین کننده در تعریف ویژگی‌ها و رفتارهای اساسی یک برنامه می‌باشند. به عنوان مثال: برخی از الگوهای معماری را می‌توان به طور طبیعی برای کارهای مقیاس پذیر مورد استفاده قرار داد.

حفظ کیفیت و کارایی: 

این احتمال وجود دارد که هر اپلیکیشنی که می‌سازید با مشکلات کیفی مواجه شود. با توجه به ویژگی‌های کیفیت توسعه نرم‌افزار شما، انتخاب یک الگوی معماری می‌تواند به حداقل رساندن مشکلات کیفیت و در عین حال حفظ کارایی کمک کند.

ارائه چابکی:

طبیعی است که برنامه‌های نرم افزاری در طول توسعه نرم افزار و حتی پس از تولید، دستخوش تغییرات متعددی شوند. بنابراین، برنامه ریزی برای ساختار کلی نرم افزار، کیفیت و کارایی بدون دردسر برنامه در آینده را فراهم می‌کند.

حل مسئله:

برنامه ریزی معماری نرم افزار چشم اندازی از نحوه عملکرد برنامه و اجرای آن را ارائه می‌دهد. در کنار معماری، توسعه ‌دهندگان می‌توانند بهترین شیوه‌ها را برای حل فرآیندهای پیچیده و خطاهای احتمالی در آینده پیاده سازی کنند.

افزایش بهره وری:

صرف نظر از مهارت‌ها و دانشی که فرد در مورد یک زبان برنامه نویسی یا برنامه دارد، باید اصول و استاندارد خاصی وجود داشته باشد. با وجود یک الگوی مناسب، شرکت‌ها می‌توانند سرعت وضعیت پروژه را تعیین نمایند. علاوه بر این، نرخ بهره وری با الگوی معماری بهبود میابد.

نتیجه گیری

معماری نرم افزار طراحی مربوط به ساختار و رفتار کلی سیستم را نشان می‌دهد. طراحی نرم افزار به افراد کمک می‌کند تا متوجه شوند که چگونه سیستم به کیفیت‌های اساسی مانند: قابلیت تغییر، در دسترس بودن و امنیت دست می‌یابد. یک معماری نرم‌افزار موثر، که توسط شیوه‌های معماری چابک (Agile architecture) پشتیبانی می‌شود، توسعه و تکامل مستمر سیستم را امکان ‌پذیر می‌سازد. چنین اقداماتی شامل مستند سازی عناصر معماری و روابط متقابل برای دستیابی به کیفیت‌های کلیدی است. هنگامی که تمام این شیوه‌ها به درستی انجام شوند، محصول باکیفیت، صرفه جویی در زمان و تکامل سیستم مقرون به صرفه را ممکن می‌سازند.

مفهوم کرنل لینوکس به زبان ساده

کرنل لینوکسی دستیار شخصی برای یک مدیر قدرتمند (سخت افزار) است. دستیار وظیفه دارد که پیام‌ها و درخواست‌ها (فرایندها) را از کاربران به اجرا کننده منتقل کند، و به یاد داشته باشد که چه چیزی در کجا ذخیره شده است (حافظه)؛ و همچنین تعیین کند چه کسی در چه زمانی و چگونه می‌تواند به مدیر اجرایی دسترسی داشته باشد. هسته لینوکس یک هسته سیستم عامل رایگان، منبع باز ، یکپارچه، ماژولار و شبیه به یونیکس می‌باشد. کرنل هسته جز اصلی سیستم عامل لینوکس (OS) است و رابط اصلی بین سخت افزار کامپیوتر و فرآیندهای آن محسوب می‌شود.

لینوکس بر روی طیف گسترده‌ای از سیستم‌های محاسباتی اجرا می‌شود. این دستگاه‌ها عبارتند از: تلفن همراه (استفاده از کرنل لینوکس در سیستم عامل اندروید)، رایانه‌های شخصی، سرورها، رایانه‌های بزرگ و ابر رایانه‌ها. کرنل لینوکس را می‌توان برای معماری‌های خاص و برای استفاده در چندین سناریو و با استفاده از دستورات ساده تنظیم کرد (یعنی بدون نیاز به ویرایش دستی کد منبع). کاربران ممتاز همچنین می‌توانند پارامترهای هسته را در زمان اجرا تنظیم کنند. بیشتر کدهای هسته لینوکس با استفاده از پسوندهایGNU GCC به زبان برنامه نویسی C و با استفاده از دستورالعمل‌های خاص (ISA) در بخش‌های محدودی از هسته نوشته شده است. در این مقاله با مفهوم کرنل لینوکس آشنا می‌شوید.

کرنل لینوکس چیست؟

کرنل هسته اصلی یک سیستم عامل است و رابط اصلی سخت افزار و نرم افزار کامپیوتر است. لینوکس را می‌توان بر روی طیف گسترده‌ای از سخت افزارهای کامپیوتری، از تلفن‌های همراه، رایانه‌ها و کنسول‌های بازی گرفته تا رایانه‌های بزرگ و ابرکامپیوترها نصب کرد. لینوکس یک سیستم عامل سرور پیشرو است و قابلیت اجرای 10 ابرکامپیوتر سریع دنیا را دارد.

هسته لینوکس یک هسته سیستم عامل رایگان و منبع باز، یکپارچه، ماژولار، چند وظیفه‌ای و شبیه به یونیکس است. کرنل لینوکس در ابتدا در سال 1991 توسط لینوس توروالدز برای رایانه شخصی مبتنی بر i386 نوشته شد. پس از آن به عنوان هسته سیستم عامل گنو که به عنوان جایگزینی رایگان برای یونیکس نوشته شده بود، پذیرفته شد.

open source

هسته لینوکس توسط لینوس توروالدز ایجاد شده است و در حال حاضر یک پروژه منبع باز (open source) است که هزاران توسعه دهنده به صورت شبانه روزی روی آن کار می‌کنند.

یکپارچه (integrated)

هسته لینوکس یکپارچه است، به این معنی که هسته تمام عملیات سخت افزاری و درایور را انجام می‌دهد. اساسا کل سیستم عامل در فضای هسته کار می‌کند.

مدولار (modular)

هسته لینوکس از درج و حذف ماژول‌های هسته قابل بارگذاری در زمان اجرا پشتیبانی می‌کند. تنها با نگه داشتن ماژول‌های لازم در حافظه هسته، حجم آن کاهش و عملکرد کلی آن افزایش می‌یابد.

کرنل لینوکس چگونه کار می‌کند؟

هسته لینوکس در بخش‌های مختلف مانند: فضا، رایانه، ساعت‌های هوشمند، تلفن‌های همراه، روباتیک و سلامت کاربرد دارد. اول از همه هسته لینوکس بررسی می‌کند که چه سخت افزاری اجرا شود. علاوه بر این، کنترل نرم افزارهای سطح بالا به لطف رابط برنامه نویسی امکان پذیر می‌شود. در اینجا این امکان برای شما وجود دارد که اطلاعات مربوط به سخت افزارهای نصب شده در اسلات‌های مادربرد را مشاهده کرده و آن‌ها را به صورت دقیق در اختیار داشته باشید. 

همچنین، این رابط برنامه نویسی یک لایه انتزاعی را ایجاد می‌کند. به عنوان مثال: اگر می‌خواهید با دوستان خود مکالمه ویدیویی داشته باشید، به یک وبکم نیاز دارید. لایه انتزاعی این امکان را برای نرم افزار مورد استفاده شما فراهم می‌کند تا از این وب کم صرف نظر از ساخت و مدل آن استفاده کنید. اینجا نرم افزار فقط از رابطی که برای کرنل لینوکس وجود دارد، استفاده می‌کند. هسته لینوکس فراخوانی‌های تابع این رابط را به دستورات سخت افزاری واقعی که وب کم نیاز دارد، ترجمه می‌کند.

ویژگی‌های هسته لینوکس

هنگام بحث در مورد معماری یک سیستم بزرگ و پیچیده، می‌توانید سیستم را از منظرهای مختلفی مشاهده کنید. یکی از اهداف بررسی این معماری، ارائه راهکاری برای درک بهتر منبع است. هسته لینوکس تعدادی از ویژگی‌های مهم معماری را پیاده سازی می‌کند. لینوکس همچنین به صورت یکپارچه عمل می‌کند و تمام سرویس‌ها را در هسته جمع آوری می‌نماید. این با معماری میکروکرنل که در آن هسته خدمات اساسی مانند: ارتباطات، ورودی/خروجی و مدیریت حافظه را ارائه می‌کند، متفاوت است و سرویس‌های خاص‌تری به لایه میکروکرنل متصل می‌شوند.

با گذشت زمان، هسته لینوکس از نظر حافظه و CPU کارآمد شد و همچنین بسیار پایدار است. جالب‌ترین جنبه لینوکس، با توجه به اندازه و پیچیدگی آن، قابل حمل بودن آن است. لینوکس را می‌توان برای اجرا بر روی تعداد زیادی پردازنده و پلتفرم با محدودیت‌ها و نیازهای معماری مختلف کامپایل کرد.

هدف کرنل لینوکس چیست؟

به طور کلی هسته سیستم کرنل عامل سه کار اصلی را انجام می‌دهد:

• کرنل لینوکس رابط‌های مورد نیاز برای تعامل کاربران و برنامه‌ها را با رایانه فراهم می‌کند.

• برنامه‌ها را راه اندازی و مدیریت می‌کند.

• کرنل لینوکس دستگاه‌های سخت افزاری سیستم را مدیریت می‌کند.

اما اگر دقیق‌تر بخواهیم به این موضوع بپردازیم، انجام سه عملکرد هسته شامل طیف وسیعی از وظایف کامپیوتری است که در قسمت زیر آن‌ها را بازگو می‌کنیم:

• مدیریت اجزای سیستم عامل 

• زمان‌بندی و مدیریت عملیات هسته مرکزی 

• مدیریت خطاها در مدیریت حافظه

• سازماندهی و مدیریت موضوعات و فرآیندهای مختلف ایجاد شده توسط برنامه‌های در حال اجرا

• زمان ‌بندی برنامه‌هایی که می‌توانند به هسته دسترسی داشته باشند و از آن استفاده کنند، و نظارت بر استفاده از آن در زمان‌های مشخص ‌شده.

• مدیریت و بهینه سازی منابع سخت افزاری مانند: واحد پردازش مرکزی (CPU) و استفاده از حافظه پنهان، عملیات سیستم فایل و مکانیسم‌های انتقال شبکه.

• مدیریت و دسترسی به دستگاه‌های ورودی/خروجی مانند: صفحه کلید، ماوس، درایو دیسک، پورت‌های USB، آداپتورهای شبکه و نمایشگرها و مدیریت تماس‌های دستگاه و سیستم برنامه با استفاده از مکانیسم‌های مختلف مانند قطعات سخت افزاری یا درایورهای دستگاه.

هسته برای عملکرد خوب کامپیوتر بسیار حیاتی است و حفاظت حافظه سیستم را برعهده دارد. فضای هسته‌ای که در آن برنامه‌ها بارگذاری می‌شود، یک ناحیه امن در حافظه است. این فضای حافظه امن و مشخص تضمین می‌کند که سایر برنامه‌ها و داده‌ها آسیبی به هسته نمی‌زنند و باعث مشکلات عملکردی، ناپایداری یا سایر پیامدهای منفی نمی‌شوند. در عوض، برنامه‌ها در فضای حافظه کاربر اجرا می‌شوند.

انواع هسته کرنل لینوکس 

هسته‌ها به سه نوع تقسیم می‌شوند: یکپارچه، میکروکرنل و ترکیبی. تفاوت اصلی بین این هسته‌ها تعداد فضاهای ادرسی است که پشتیبانی می‌کنند.

• یک میکروکرنل فرآیندها و خدمات کاربر و خدمات کرنل را در فضاهای مختلف انجام می‌دهد.

• هسته یکپارچه خدمات را در همان فضای آدرس پیاده سازی می‌کند.

• هسته ترکیبی مانند: هسته‌های Microsoft Windows NT و Apple XNU، رفتارها و مزایای هسته‌های میکروکرنل و یکپارچه را ترکیب می‌کند.

برخی از تفاوت‌های خاص بین سه نوع هسته کرنل لینوکس شامل موارد زیر است:

ریز هسته‌ها

میکروکرنل‌ها تمام خدمات خود را در فضای هسته ارائه می‌دهند. میکروکرنل‌ها برای پروتکل ارتباطی خود از روش ارسال پیام استفاده می‌کنند که بسته‌های داده، سیگنال‌ها و عملکردها در این فرایند منتقل می‌شوند. میکروکرنل‌ها همچنین انعطاف پذیری بیشتری نسبت به هسته‌های یکپارچه دارند. برای افزودن یک سرویس جدید، مدیران آدرس کاربر را برای یک میکروکرنل تغییر می‌دهند.

میکروکرنل‌ها به دلیل ماهیت ایزوله خود از امنیت بیشتری نسبت به هسته‌های یکپارچه برخوردار هستند. اگر یک سرویس در فضای آدرس از کار بیفتد، میکروکرنل تحت تاثیر قرار نمی‌گیرد.

هسته‌های یکپارچه

هسته‌های یکپارچه بزرگ‌تر از میکروکرنل‌ها هستند، زیرا هم هسته و هم خدمات کاربر را در یک فضا قرار می‌دهند. هسته‌های یکپارچه از پروتکل ارتباطی سریع‌تری نسبت به میکروکرنل‌ها برای اجرای فرآیندهای بین سخت‌افزار و نرم‌افزار استفاده می‌کنند. آن‌ها نسبت به میکروکرنل‌ها انعطاف کمتری دارند و به فعالیت بیشتری نیاز دارند. مدیران برای پشتیبانی از یک سرویس جدید باید کل هسته را بازسازی کنند.

هسته‌های یکپارچه نسبت به میکروکرنل‌ها امنیت بیشتری برای سیستم‌ها ایجاد می‌کنند، زیرا اگر سرویسی از کار بیفتد، کل سیستم خاموش می‌شود. هسته‌های یکپارچه به اندازه میکروکرنل به کد منبع نیاز ندارند، به این معنی که کمتر در معرض خطر هستند و به مراقبت کمتری نیاز دارند. هسته لینوکس دائما در حال رشد است. این هسته در سال 2018 دارای 20 میلیون خط کد بود. این گروه‌های اصلی شامل رابط تماس سیستمی، مدیریت فرآیند، پشته شبکه Network stack، مدیریت حافظه، سیستم فایل مجازی و درایورهای دستگاه می‌باشند.

هسته‌های ترکیبی

اپل در سال 1996 هسته سیستم عامل XNU را به عنوان ترکیبی از هسته‌های توزیع نرم افزار Mach و Berkeley (BSD) توسعه داد و آن را با یک رابط برنامه نویسی برنامه Objective-C یا API پیوند داد. از آنجا که این سیستم عامل ترکیبی از هسته یکپارچه و میکرو هسته می‌باشد، ماژولار بودن آن افزایش یافته است و بخش‌هایی از سیستم‌ عامل از حافظه محافظت می‌کنند.

وظایف کرنل لینوکس به صورت کلی

هسته منابع سیستم از جمله فایل‌های سیستم، فرآیندها و دستگاه‌های فیزیکی را مدیریت می‌کند. همچنین، برنامه‌ها را با سیستم خدمات مانند: مدیریت ورودی/خروجی، حافظه مجازی و زمان بندی ارائه کرده و تعاملات تمامی فرآیندهای کاربر و منابع سیستم را هماهنگ می‌کند. هسته الویت‌ها، درخواست منابع سرویس‌ها و استثنائات سخت افزاری را ارائه می‌دهد. علاوه بر این، زمان بندی و سوئیچ صفحات توسط هسته انجام می‌شود.

نتیجه گیری

لینوکس به دلیل طراحی ماژولار، تنوع زیادی دارد. یک هسته در پایه یا هسته سیستم لینوکس قرار دارد. برنامه‌ها یا فرآیندها را برنامه‌ریزی می‌نماید، مدیریت دستگاه‌های جانبی اولیه و دسترسی به شبکه را برعهده دارد و بر خدمات سیستم فایل نظارت می‌کند. لینوکس مزایای زیادی نسبت به سایر سیستم عامل‌ها دارد و به همین دلیل است که امروزه تقریبا در همه زمینه‌ها از تلفن‌های هوشمند گرفته تا ابر رایانه‌ها، اتومبیل‌ها تا لوازم خانگی و بسیاری موارد دیگر از آن استفاده می‌شود.

هسته لینوکس مانند: پلی است که ارتباط محاسباتی بین برنامه‌ها و سخت افزار را امکان پذیر و منابع سیستم را مدیریت می‌کند. لینوس توروالدز هسته لینوکس را با C و اسمبلی توسعه داد و موفق شد یک هسته سبک وزن ایجاد کند.

معماری میکروسرویس چیست و چه کاربردی دارد؟

میکروسرویس یا معماری میکروسرویس، رویکردی برای توسعه اپلیکیشن است که در آن یک برنامه کاربردی بزرگ از اجزا یا خدمات مدولار ساخته می‌شود. هر ماژول از یک کار یا هدف تجاری خاص پشتیبانی می‌کند و از یک رابط ساده و کاملا تعریف شده مانند: رابط برنامه نویسی (API) برای برقراری ارتباط با دیگر خدمات استفاده می‌کند. مارتین فاولر، توسعه ‌دهنده و نویسنده نرم‌ افزار، با ترویج ایده تجزیه خدمات در معماری سرویس‌گرا (SOA) به میکروسرویس‌ها اعتبار میدهد. از میکروسرویس در پیاده سازی اپلیکیشن‌های بزرگ و پیچیده استفاده می‌شود.

معماری میکروسرویس چیست؟

میکروسرویس‌ها یک سبک معماری هستند که یک برنامه کاربردی واحد را به عنوان مجموعه‌ای از خدمات کوچک توسعه می‌دهند. در این نوع معماری هر سرویس در فرآیند خاص خود اجرا می‌شود. سرویس‌ها با استفاده از پروتکل‌ها، از طریق پیام رسانی یا HTTP، با مشتریان و با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. میکروسرویس‌ها را می‌توان شکلی از معماری سرویس گرا (یکی از حیاتی‌ترین مهارت‌ها برای توسعه دهندگان جاوا) در نظر گرفت که در آن برنامه‌ها به عنوان مجموعه‌ای از سرویس‌های مختلف کوچک‌تر به جای یک برنامه کامل ساخته می‌شوند.

هدف معماری میکروسرویس چیست؟

هدف این است که تیم‌ها بتوانند خدمات خود را مستقل از دیگران انجام دهند. اتصال آزاد انواع وابستگی‌ها و پیچیدگی‌های اطراف آن را کاهش می‌دهد. زیرا توسعه دهندگان خدمات نیازی به اهمیت دادن کاربران سرویس ندارند. آن‌ها تغییرات خود را بر روی کاربران سرویس اعمال نمی‌کنند. الزامات ارتباطی کاهش می‌یابد. رابط‌ ها باید بادقت طراحی شوند و به عنوان یک API عمومی در نظر گرفته شوند. یکی از تکنیک‌هایی که استفاده می‌شود، داشتن چندین رابط در یک سرویس یا چندین نسخه از یک سرویس است تا کاربران نتواند در کدنویسی اختلال ایجاد کنند.

میکروسرویس‌ها چگونه کار می‌کنند؟

در معماری میکروسرویس، یک برنامه کاربردی به خدمات کوچک‌تری تقسیم می‌شود. هر سرویس یک فرآیند منحصر به فرد را اجرا می‌کند و معمولا پایگاه داده خود را مدیریت می‌کند. یک سرویس می‌تواند هشدارها، ثبت داده‌ها، پشتیبانی از رابط‌های کاربری (UIs)، شناسایی یا احراز هویت کاربر و انجام وظایف مختلف دیگر را انجام دهد. پارادایم میکروسرویس‌ها رویکرد غیر متمرکزی را برای ساختن نرم افزار به تیم‌های توسعه ارائه می‌دهد. و هر سرویس را می‌توان جدا، بازسازی و مجددا مستقر کرد یا به طور مستقل مدیریت کرد.

به عنوان مثال: اگر برنامه‌ای به درستی گزارش تولید نمی‌کند، کارکنان فناوری اطلاعات می‌توانند مشکل را در یک سرویس خاص ردیابی کنند و سپس آن سرویس را بدون نیاز به سرویس‌های دیگر تست، راه اندازی مجدد، patch و Re-deployment در صورت نیاز انجام دهند. به جای این که تیم‌های بزرگ روی پروژه‌های بزرگ و یکپارچه کار کنند، تیم‌های کوچک‌تر خدمات را با استفاده از ابزارها و چارچوب‌هایی که راحت‌تر هستند توسعه می‌دهند. این میکروسرویس‌ها می‌توانند با سایر ریز سرویس‌ها تعامل داشته باشند و می‌توانند URL یا نام‌های منحصر به ‌فردی داشته باشند، در حالی که همیشه در دسترس و سازگار هستند، حتی در صورت بروز خطا.

مزایای استفاده از معماری میکروسرویس

استفاده از میکروسرویس‌ها مزایای زیادی دارد. میکروسرویس ها برنامه‌های کوچکی هستند که تیم‌های توسعه شما به طور مستقل آن ها را ایجاد می‌کنند. از آنجایی که آن‌ها از طریق پیام‌ رسانی ارتباط برقرار می‌کنند، به زبان برنامه ‌نویسی وابسته نیستند. توسعه دهندگان می‌توانند از هر زبان برنامه نویسی که بیشتر با آن آشنا هستند استفاده کنند. معماری میکروسرویس به کاربران کمک می‌کند تا سریع‌تر کار کنند، با هزینه کمتر و اشکالات کمتر.

از آنجایی که تیم‌های شما روی برنامه‌های کوچک‌تر و مسائل مختلف کار می‌کنند، پروژه‌های آن‌ها نیز سبک‌تر هستند. آن‌ها می‌توانند سریع‌تر تکرار کنند، ویژگی‌های جدید را در یک زمان ‌بندی کوتاه‌تر بررسی کنند، و تقریبا بلافاصله رفع اشکال را انجام دهند. که باعث می‌شود تیم ها فرصت‌های بیشتری برای استفاده مجدد از کد پیدا ‌کنند.

1. ماژولار بودن (Modularity):  ماژولار بودن باعث می‌شود که برنامه کاربردی آسان‌تر درک شود، توسعه یابد، آزمایش شود و در برابر فرسایش معماری انعطاف پذیرتر شود. این مزیت اغلب در مقایسه با پیچیدگی معماری‌های یکپارچه مورد بحث قرار می‌گیرد.

2. مقیاس پذیری (Scalability): از آنجایی که میکروسرویس‌ها به طور مستقل از یکدیگر پیاده سازی و مستقر می‌شوند، یعنی در فرآیندهای مستقل اجرا می‌شوند، می‌توان آن‌ها را به طور مستقل نظارت کرد. میکروسرویس‌ها مقیاس پذیری معماری شما را نیز بهبود می‌بخشند.

3. ادغام سیستم های ناهمگن و قدیمی( Integration of heterogeneous and legacy systems): میکروسرویس‌ها ابزاری مناسب برای مدرن ‌سازی نرم ‌افزار یکپارچه در نظر گرفته می‌شوند. گزارش‌های تجربی از چندین شرکت وجود دارد که با موفقیت بخش‌هایی از نرم ‌افزارهای متعلق به خود را با میکروسرویس جایگزین کرده‌اند یا در حال انجام این کار هستند. فرآیند نوسازی نرم افزار برنامه‌های کاربردی قدیمی با استفاده از یک رویکرد افزایشی انجام می‌شود.

جزئیات خدمات معماری میکروسرویس

یک گام کلیدی در تعریف معماری میکروسرویس این است که متوجه شویم یک میکروسرویس فردی باید چقدر بزرگ باشد. زیرا پاسخ درست به زمینه تجاری و سازمانی بستگی دارد. به عنوان مثال: آمازون از معماری سرویس گرا استفاده می‌کند که در آن سرویس اغلب با یک تیم 3 تا 10 مهندس نقشه برداری 1:1 می‌کند.

نتیجه گیری

معماری میکروسرویس‌ها به طور فزاینده‌ای در دنیای برنامه نویسان استفاده می‌شود، زیرا برنامه نویسان برای ایجاد برنامه‌های بزرگ‌تر و پیچیده‌تر تلاش می‌کنند که Better developed و به‌عنوان ترکیبی از سرویس‌های کوچک‌تر که به طور منسجم با هم کار می‌کنند تا عملکرد گسترده‌تری داشته باشند. میکروسرویس‌ها از طریق توسعه توزیع شده به تیم‌ها و روال‌های شما کمک می‌کند. همچنین می‌توانید چندین میکروسرویس را همزمان توسعه دهید. این به این معنی است که توسعه دهندگان بیشتری به طور همزمان روی یک برنامه کار می‌کنند، که منجر به صرف زمان کمتری برای توسعه می‌شود.

دلایل پیدایش مجازی سازی و تاریخچه مختصری از آن

آینده تکنولوژی همیشه ریشه در گذشته دارد و گذشته مجازی سازی هم چیزهای زیادی برای گفتن دارد. فناوری که در حال تغییر شکل صنعت IT امروزی است، احتمالا نقش بزرگی در ساخت مراکز داده نسل بعدی نیز خواهد داشت. مجازی ‌سازی یعنی با استفاده از منابعی که به طور سنتی به سخت‌افزار متصل هستند، خدمات مفید فناوری اطلاعات ایجاد کنید. با توزیع قابلیت‌های یک ماشین فیزیکی میان کاربران یا محیط‌، از ظرفیت کامل یک ماشین فیزیکی استفاده کنید.

مراکز داده امروزه از تکنیک‌های مجازی سازی برای تقسیم سخت افزار فیزیکی استفاده می‌کنند. مجازی سازی مجموعه‌ای از منابع را ایجاد می‌کنند که شامل CPU، حافظه، دیسک، ذخیره سازی فایل، برنامه‌ها، شبکه و ارائه آن به کاربران است. معنای اصلی مجازی سازی یکسان است: ایجاد یک محیط محاسباتی برای اجرای چندین سیستم مستقل به طور همزمان. بیایید چند دهه به عقب برگردیم تا درک بهتری از دلایل پیدایش مجازی سازی داشته باشیم.

شروع با یک لاین کامپیوتر

یک لحظه تصور کنید: اوایل دهه 1960 قرن بیستم، یک موسسه علمی بزرگ با چند صد کارمند فقط از یک کامپیوتر استفاده می‌کند. اگر محقق یا دانشمندی در آن زمان نیاز به محاسبه داشت باید برنامه‌ای می‌ساخت و آن را در اپراتوری که کامپیوتر با آن کار می‌کرد به اجرا در میاورد.

ماشین‌های محاسباتی در آن زمان کمیاب، کند و بسیار گران بودند. حتی برنامه نویسان هم به آن‌ها دسترسی نداشتند، زیرا کار فردی در آن زمان ارزشی نداشت. هنگامی که برنامه نویسان داده‌ها را وارد می‌کردند یا به دنبال راهکاری برای حل مشکلات بودند، از کامپیوتر هیچ استفاده‌ای نمیشد. برای جلوگیری از این زمان بیکاری، توسعه دهندگان و رایانه‌ها از هم جدا شدند.

چند سال بعد دانشمندان به این نتیجه رسیدند که اگر به بیش از یک کاربر اجازه استفاده از کامپیوتر را بدهند، کارایی افزایش می‌یابد. هنگامی که کاربر داده‌ها را وارد رایانه می‌کند، همزمان سایر کاربران نیز می‌توانند با آن کار کنند و به همین ترتیب زمان بیکاری به حداقل می‌رسد. این ایده مفهوم "اشتراک زمانی" نام گرفت. مفهوم اشتراک زمانی بیانگر این است که منابع محاسباتی میان کاربران به اشتراک گذاشته می‌شود. این مفهوم در اوایل دهه 1960 ظاهر شد و تغییرات انقلابی بسیاری از جمله پیدایش مجازی سازی پدید آورد.

انجام کارها با سرعت بالا

در ابتدا ایده اشتراک زمانی به معنای واقعی کلمه اجرا شد: پردازنده فقط در زمان عملیات I/O بین وظایف سوئیچ می‌کرد. در حالی که کاربر در حال فکر کردن یا وارد کردن داده‌ها بود، کامپیوتر وظایف دیگری را پردازش می‌کرد.

چندی بعد تجهیزات قدرتمندتر شدند و کاربران برای انجام وظایف تعریف شده کافی نبودند. سپس به پردازنده آموزش داده شد که بیشتر اوقات بین وظایف سوئیچ کند. هر وظیفه زمانی که پردازنده با آن کار می‌کرد یک «کوانتوم» زمان دریافت می‌کرد. اگر یک کوانت برای تکمیل کار کافی نبود، پردازنده کار دیگری انجام می‌دهد و در کوانت بعدی به کار اول برمی‌گردد. سوئیچ‌ به قدری سریع اتفاق می افتند که حتی ممکن است کاربر فکر کند که از دستگاه به تنهایی استفاده کرده است.

اولین باری که مفهوم اشتراک زمانی اجرا شد، سیستم اشتراک زمانی موسسه فناوری ماساچوست در اوایل دهه 1960 بود. این سیستم با سیستم Fortran Monitor سازگار بود و بر روی پردازنده مرکزی IBM 7090 اجرا می‌شد. به هر حال، تقریبا در همان زمان، سیستم اشتراک زمانی نیز در کالج دارتموث (جایی که Basik در آن اختراع شد) راه اندازی شد. دانشمندان حتی موفق شدند آن را عرضه کنند، هرچند که زیاد فراگیر نشد.

از اشتراک زمانی تا دلایل پیدایش مجازی سازی

اولین سیستم عاملی که از اشتراک‌گذاری زمانی پشتیبانی می‌کرد Multics از خانواده یونیکس بود. هم Multics و هم سیستم دارتموث جایگاه خود را در آن زمان پیدا کردند، اگرچه از کامل بودن فاصله زیادی داشتند: کند، غیرقابل اعتماد و ناامن. هدف دانشمندان این بود که این سیستم‌ها بهتر شوند و حتی می‌دانستند که چگونه این کار را انجام دهند. اما تجهیزات بسیار محدود بود. غلبه بر این محدودیت‌ها بدون حمایت تولیدکنندگان سخت بود و پس از مدتی آن‌ها نیز به دانشمندان ملحق شدند.

IBM در سال 1968 یک پردازنده مرکزی جدید ایجاد کرد که از سیستم CP/CMS توسعه یافته توسط دانشمندان کمبریج پشتیبانی می‌کرد. این اولین سیستم عاملی بود که از مجازی سازی پشتیبانی می‌کرد و مبتنی بر مانیتور یا هایپروایزر ماشین مجازی بود. Hypervisor روی سخت افزار اجرا می‌شود و چندین ماشین مجازی ایجاد می‌کند. این رویکرد بسیار آسان‌تر از سیستم اشتراک‌گذاری زمان است و دلیل آن هم موارد زیر است:

1. ماشین‌های مجازی به طور اشتراکی از منبع استفاده می‌کنند، بنابراین کارایی بالاتری دارند.

2. هر ماشین‌ مجازی یک کپی دقیق از سخت افزار اصلی است، بنابراین شما می‌توانید هر سیستم عاملی را روی هر ماشینی اجرا کنید.

3. هر کاربر سیستم عامل مخصوص به خود را دارد، بنابراین بر سایر کاربران تاثیر نمی‌گذارد. این یعنی کل سیستم قابل اعتمادتر می‌شود.

پس از مدتی CP/CMS بهبود و توسعه یافت، تغییر نام داد و برای فروش عرضه شد. این سیستم پایه‌ای برای سیستم‌عامل VM/370 شد که با یکی از محبوب‌ترین مین‌فریم‌های IBM یعنی System/370 استفاده می‌شد. چنین سیستم‌هایی برای یک کاربر مدرن بسیار آشنا به نظر می‌رسید. مین‌فریم یک کامپیوتر بزرگ و قدرتمند بود در حالی که ترمینال‌ها دستگاه‌هایی بودند که صفحه‌نمایش، صفحه‌کلید و ماوس داشتند. کاربران با ترمینال‌ها کار می‌کردند تا داده‌ها را وارد کنند و پردازنده مرکزی این داده‌ها را پردازش می‌کرد. یک مین فریم می‌تواند به ده‌ها یا حتی صدها ترمینال متصل شود.

طلوع فناوری مجازی سازی

توسعه کامپیوترهای شخصی در اواخر قرن بیستم آغاز شد و نه تنها صنعت مین‌فریم بلکه توسعه فناوری‌های مجازی سازی را نیز تحت تاثیر قرار داد. در حالی که رایانه‌ها گران و حجیم بودند، شرکت‌ها ترجیح می‌دادند از پردازنده مرکزی استفاده کنند، زیرا توانایی خرید رایانه برای هر کارمند را نداشتند.

با گذشت زمان، کامپیوترها کوچک‌تر شدند و قیمت آن‌ها برای شرکت‌های خصوصی مقرون به صرفه شد. در دهه 1980، رایانه‌های شخصی ماجرا را تغییر دادند. همراه با کامپیوترهای بزرگ، فناوری مجازی‌سازی در پس زمینه غروب کرد، اما نه برای مدت طولانی. کامپیوترهای مقرون به صرفه به طور گسترده گسترش یافته بودند. سیستم عامل‌ها کاربردی‌تر شدند اما کمتر قابل اعتماد بودند. خطا در یک برنامه ممکن بود باعث از کار افتادن سیستم عامل شود و سایر برنامه‌ها را نیز تحت تاثیر قرار دهد.

مدیران سیستم برای بهبود پایداری، یک دستگاه به هر برنامه اختصاص دادند. با این کار ثبات افزایش یافت، اما هزینه تجهیزات نیز به دنبال آن بیشتر شد. و اینجا لحظه ای بود که مجازی سازی به صحنه بازگشت. مجازی سازی امکان استفاده از چندین ماشین مجازی مستقل را به کاربر می‌دهد. یعنی به جای تخصیص چندین کامپیوتر اختصاصی به یک کار، از یک کامپیوتر به عنوان میزبان استفاده می‌شود.

با توسعه سیستم عامل، اجرای یک سیستم عامل خاص در یک سیستم عامل دیگر ضروری شد. مجازی سازی می‌تواند این مشکل را نیز حل کند. در سال 1988، SoftPC منتشر شد. این نرم افزار اجازه اجرای برنامه‌های ویندوز و MS-DOS را بر روی سایر سیستم عامل‌ها می‌داد. چند سال بعد Virtual PC ظاهر شد و امکان اجرای سیستم عامل‌های دیگر را بر روی ویندوز فراهم کرد. توسعه صنعت میزبانی دلیل دیگری برای احیای فناوری مجازی سازی شد.

مجازی سازی سرور

توسعه اینترنت منجر به توسعه واقعی مجازی سازی شد. در ابتدا، سرورهای خود شرکت‌ میزبان وبسایت‌ها بودند. خرید تجهیزات برای شرکت‌های بزرگ و موفق سخت نبود. پس از مدتی شرکت‌های کوچک‌تر نیز به داشتن وبسایت احساس نیاز پیدا کردند اما پولی برای خرید سرور نداشتند، بنابراین شرکت‌های دیگر تصمیم گرفتند تجهیزات اضافی خود را به آن‌ها اجاره دهند. این سرآغاز صنعت میزبانی بود.

در سال‌های ابتدایی، میزبان‌ها مقداری فضای دیسک را روی یک سرور FTP یا کل سرور در اختیار کاربر قرار می‌دادند. با میزبانی FTP وبسایت‌های کاربران در پوشه‌های مختلف یک کامپیوتر نگهداری می‌شدند. بنابراین میزبانی FTP غیر قابل اعتماد و ناامن بود، اما از آن طرف هم اجاره کل سرور بسیار گران میشد. سرورهای مجازی جایگزین خوبی بودند: ارزان و تقریبا به اندازه سرورهای اختصاصی قابل اعتماد. به همین ترتیب، راهکارهای مجازی سازی سرور شروع به تکامل کردند.  VMware در اوایل دهه 2000 محصول خود را برای سرورهای x86 به نام ESX Server معرفی کرد. پس از چندین سال راهکارهای بسیاری ظاهر شدند:  Xen،OpenVZ  و سایر هایپروایزرها. فناوری‌ مجازی‌ سازی اساس فناوری‌ ابری را تشکیل می‌دهد که در مقاله‌های قبلی به آن‌ پرداختیم.

به منظور ساده سازی مدیریت مجازی سازی برای ارائه دهندگان و صاحبان زیرساخت‌های خصوصی، کنترل پنل‌های مجازی سازی شروع به ظاهر شدن کردند. VMmanager در سال 2003، ISPsystem را منتشر کرد.

VMmanager - یک پنل کنترل مدرن برای مدیریت مجازی سازی

VMmanager فناوری مجازی سازی را در دسترس همه قرار می‌دهد. شما می‌توانید ماشین‌های مجازی را در لینوکس یا ویندوز ایجاد کنید و آن‌ها را به مشتریان خود بفروشید یا خودتان از آن‌ استفاده کنید. ارائه دهندگان هاستینگ از VMmanager برای خودکارسازی VPS استفاده می‌کنند. توسعه دهندگان وب، ادمین‌ها، شرکت‌های توسعه نرم افزار و سایر سازمان‌های تجاری و فریلنسرها از این برنامه برای ایجاد ماشین‌های مجازی ایزوله استفاده می‌کنند. این پنل دارای یک رابط منظم و راحت است که به کاربران این امکان را می دهد تا عملیات را خودکار کنند یا سرعت بخشند. سایر مزایای VMmanager عبارتند از:

راه‌حل همه کاره: پنل ممکن است جایگزین کنسول، جدول موجودی تجهیزات و ابزارهای نظارتی شود.

رابط ساده و راحت: کاربران پنل می‌توانند به راحتی ماشین‌های مجازی با پیکربندی مورد نظر را ایجاد کنند و محیط مجازی را مدیریت کنند.

مدیریت و عیب یابی: اگر با مشکلی مواجه شدید، به راحتی می‌توانید علت را در Task Log پیدا کنید.

نتیجه گیری

اولین دلایل پیدایش مجازی سازی، محاسبات مرکزی یا مین‌فریم (نسل اول تکنیک‌های مجازی سازی) بود. این پلتفرم محاسبات مجازی شده است و امروزه نیز از آن استفاده می‌شود. برای مثال، آی‌بی‌ام  از ماشین‌های مجازی لینوکس بر روی پلتفرم‌های اصلی خود میزبانی می‌کرد که محبوبیت آن تا قرن بیست و یکم بسیار افزایش یافت. موج بعدی، مینی کامپیوترها در دهه‌های 1970 و 1980 نیز تکنیک‌های مجازی‌سازی را پیاده‌سازی کردند.

ما در این مقاله سفری کوچک در تاریخچه مجازی سازی داشتیم. همچنین مزایای متعدد مجازی‌سازی را مشخص کردیم و توضیح دادیم که چرا باید این تکنولوژی به برنامه‌های ما اضافه شود. مجازی‌سازی مزایایی برای کسب‌وکارها در هر اندازه‌ای دارد، از  شرکت‌های کوچک گرفته تا سازمان‌های بزرگ. در حالی که ممکن است شروع کار با مجازی سازی پیچیده به نظر برسد، مزایای طولانی مدتش این تلاش را ارزشمند می‌کند.

چگونه یادگیری عمیق (Deep learning) نتایج چشمگیری به همراه دارد؟

یادگیری عمیق یک تکنیک یادگیری ماشینی است که به رایانه‌ها آموزش می‌دهد تا کارهایی را انجام دهند که انسان‌ها به طور طبیعی انجام می‌دهند. دیپ لرنینگ یک فناوری جدید در اتومبیل‌های خودران است که به آن‌ها امکان می‌دهد علامت توقف، یا عابر پیاده و تیر چراغ برق را تشخیص دهند. بیشتر روش‌های دیپ لرنینگ از ساختار شبکه‌های عصبی استفاده می‌کنند، به همین دلیل است که مدل‌های این نوع یادگیری اغلب به عنوان شبکه‌های عصبی عمیق شناخته می‌شوند. 

اصطلاح عمیق یا دیپ معمولا به تعداد لایه‌های پنهان در شبکه عصبی اشاره دارد. شبکه‌های عصبی فقط شامل 2-3 لایه پنهان هستند، در حالی که شبکه‌های عمیق می‌توانند تا 150 لایه داشته باشند. به طور دقیق‌تر، سیستم‌های یادگیری عمیق، به عمق مسیر تخصیص اعتبار یا CAP توجه دارند. CAP زنجیره تبدیل از ورودی به خروجی است. 

یادگیری عمیق (Deep learning) چیست؟

دیپ لرنینگ زیر شاخه‌ای از یادگیری ماشینی است که با الگوریتم‌های الهام گرفته شده از ساختار و عملکرد مغز به نام شبکه‌های عصبی مرتبط است. این یادگیری از شبکه‌های عصبی بزرگ تر تشکیل شده است. 

در یادگیری عمیق، یک مدل کامپیوتری یاد می‌گیرد که طبقه بندی را به صورت مستقیم از روی تصاویر، متن یا صدا انجام دهد. مدل‌های این نوع یادگیری می‌توانند به دقت پیشرفته‌ای دست یابند که گاهی اوقات حتی از عملکرد انسانی فراتر ‌می‌رود. این مدل‌ها با استفاده از مجموعه بزرگی از داده‌های برچسب‌گذاری شده و معماری‌های شبکه عصبی که حاوی لایه‌های زیادی هستند، آموزش داده می‌شوند.

با استفاده از شبیه سازی‌های مغز امیدواریم: 

• با استفاده از الگوریتم‌ها، دیپ لرنینگ بسیار آسان‌تر و بهتر شود.

• پیشرفت‌های انقلابی در حوزه هوش مصنوعی و یادگیری ماشین ایجاد شود.

چرا دیپ لرنینگ (Deep learning) مهم است؟

به زودی این فناوری به دقتی در سطح بالاتر دست می‌یابد. این به لوازم الکترونیکی مصرفی کمک می‌کند تا انتظارات کاربر را برآورده سازد که این مورد برای برنامه‌های کاربردی مانند: اتومبیل‌های خودران بسیار مهم می‌باشد. پیشرفت‌های اخیر در این نوع یادگیری به حدی بهبود یافته است که این یادگیری در برخی از وظایف مانند: طبقه‌ بندی اشیا در تصاویر، از انسان بهتر عمل می‌کند. دیپ لرنینگ به مقادیر زیادی از داده‌های کدگذاری شده نیاز دارد. به عنوان مثال، توسعه اتومبیل‌های خودران به میلیون‌ها تصویر و هزاران ساعت فیلم نیاز دارد.

این یادگیری به قدرت محاسباتی قابل توجهی نیاز دارد. معماری پردازنده‌های گرافیکی با کارایی بالا دارای برای یادگیری بسیار کارآمد می‌باشد. هنگامی که این تکنولوژی با محاسبات ابری ترکیب می‌شود، تیم‌های توسعه را قادر می‌سازد تا زمان آموزش شبکه یادگیری عمیق را از چند هفته به چند ساعت یا کمتر کاهش دهند.

شبکه‌های عصبی یادگیری عمیق

یک نوع الگوریتم پیشرفته یادگیری ماشینی که به عنوان شبکه عصبی مصنوعی شناخته می‌شود، زیر بنای بیشتر مدل‌های Deep learning است. در نتیجه، گاهی اوقات این فناوری ممکن است به عنوان یادگیری عصبی یا شبکه عصبی عمیق نیز شناخته شود. شبکه‌های عصبی به اشکال مختلف از جمله شبکه‌های عصبی بازگشتی، شبکه‌های عصبی کانولوشنال، شبکه‌های عصبی مصنوعی و شبکه‌های عصبی پیش خور وجود دارند که هر کدام مزایایی را برای استفاده در موارد خاص ارائه می‌دهند. با این حال، همه‌ی شبکه‌های عصبی تا حدودی به صورت مشابه کار می‌کنند.

نحوه کارکرد یادگیری عمیق چگونه است؟

شبکه‌های عصبی لایه‌های بسیاری دارند؛ درست مانند: مغز انسان که از نورون‌ها تشکیل شده است. گفته می‌شود هر شبکه بر اساس تعداد لایه‌هایی که دارد عمیق‌تر است. یک نورون در مغز انسان هزاران سیگنال را از نورون‌های دیگر دریافت می‌کند. در یک شبکه عصبی مصنوعی، سیگنال‌ها بین گره‌ها حرکت می‌کنند. سیستم‌های دیپ لرنینگ به سخت افزار قدرتمندی نیاز دارند زیرا دارای حجم زیادی از داده‌های در حال پردازش هستند که شامل چندین محاسبات پیچیده ریاضی می‌باشد. حتی با استفاده از چندین سخت افزار پیشرفته، آموزش یک شبکه عصبی می‌تواند تا هفته‌ها به طول بی انجامد. 

سیستم‌ یادگیری عمیق به مقادیر زیادی داده نیاز دارد تا بتوانند نتایج را به صورت کاملا دقیق بررسی کند. هنگام پردازش داده‌ها، شبکه‌های عصبی مصنوعی می‌توانند داده‌ها را با پاسخ‌های دریافتی از یک سری سوالات باینری درست یا نادرست که شامل محاسبات ریاضی پیچیده است، طبقه بندی کنند.

برای مثال: یک برنامه تشخیص چهره با یادگیری عمیق و تشخیص لبه‌ها، تشخیص خطوط چهره و سپس بخش‌های مهم‌تر از چهره‌، و در نهایت، نمایش کلی چهره‌ کار می‌کند. با گذشت زمان، برنامه خودش به صورت خودکار آموزش می‌بیند. در این صورت برنامه تشخیص چهره با گذشت زمان می‌تواند چهره‌ها را به دقت شناسایی می‌کند.     

کاربرد یادگیری عمیق (Deep learning) در حوزه‌های مختلف

برنامه‌های کاربردی دیپ لرنینگ در صنایع مختلف از رانندگی خودکار گرفته تا دستگاه‌های پزشکی استفاده می‌شوند. 

رانندگی خودکار: محققان خودرو از یادگیری عمیق برای تشخیص خودکار اشیایی مانند: علائم ایست و چراغ راهنمایی استفاده می‌کنند. علاوه بر این، از این تکنولوژی برای شناسایی عابران پیاده استفاده نیز می‌شود که این امر به کاهش تصادفات کمک می‌کند.

هوا فضا و دفاع: از Deep learning برای شناسایی اشیا در مناطق مورد نظر و شناسایی مناطق امن یا ناامن برای سربازان استفاده می‌شود. 

تحقیقات پزشکی: دانشمندان و محققان بیماری های سرطانی از یادگیری عمیق برای شناسایی خودکار سلول‌های سرطانی استفاده می‌کنند. تیم‌های UCLA یک میکروسکوپ پیشرفته ساختند که مجموعه‎ای از داده‌هایی با ابعاد بالا را برای آموزش یک برنامه دیپ لرنینگ جهت شناسایی دقیق سلول‌های سرطانی به دست می‌آورد.

اتوماسیون صنعتی: دیپ لرنینگ با تشخیص خودکار، برای زمانی که افراد در فاصله‌ای ناامن از ماشین‌ها قرار دارند هشدار می‌دهد. یعنی به بهبود ایمنی کارگران هنگامی که در اطراف ماشین آلات سنگین قرار دارند، کمک می‌کند.

الکترونیک: این تکنولوژی در شنوایی خودکار و ترجمه گفتار استفاده می‌شود. برای مثال: دستگاه‌های کمکی خانگی که به صدای شما پاسخ می‌دهند و ترجیحات شما را می‌دانند، توسط برنامه‌های Deep learning پشتیبانی می‌شوند.

اضافه کردن رنگ: با استفاده از مدل‌های این نوع یادگیری می‌توان به عکس‌ها و فیلم‌های سیاه و سفید رنگ اضافه کرد. در گذشته، این فرآیند به صورت دستی انجام می‌شد و بسیار وقت گیر بود.

بینایی کامپیوتر: یادگیری عمیق بینایی رایانه را بسیار افزایش داده است و دقت بسیار بالایی را در رایانه‌ها برای تشخیص اشیا و طبقه بندی تصویر، بازیابی و تقسیم بندی ارائه می‌دهد.

محبوب‌ترین شبکه‌های عصبی عمیق

یکی از محبوب‌ترین انواع شبکه‌های عصبی عمیق، به عنوان شبکه‌های عصبی کانولوشن (CNN یا ConvNet) شناخته می‌شود. یک CNN ویژگی‌های ذکر شده را با داده‌های ورودی ترکیب کرده و از لایه‌های کانولوشن دو بعدی استفاده می‌کند.

CNNها یاد می‌گیرند که ویژگی‌های مختلف یک تصویر را با استفاده از ده‌ها یا صدها لایه پنهان شناسایی کنند. هر لایه پنهان، پیچیدگی ویژگی‌های تصویر را افزایش می‌دهد. برای مثال: اولین لایه پنهان می‌تواند یاد بگیرد که چگونه لبه‌ها را تشخیص دهد، و آخرین لایه یاد می‌گیرد که چگونه اشکال پیچیده‌تر را که به طور خاص به شکل شیئی که ما در تلاش برای تشخیص آن هستیم، شناسایی کند.

انتخاب بین یادگیری ماشینی و دیپ لرنینگ

هنگام انتخاب بین یادگیری ماشینی و یادگیری عمیق، در نظر بگیرید که آیا یک GPU با کارایی بالا و داده‌های برچسب گذاری شده زیادی دارید یا خیر. اگر هیچ یک از این موارد را ندارید، ممکن است به جای این نوع یادگیری از یادگیری ماشینی استفاده کنید. این تکنولوژی به طور کلی بسیار پیچیده‌تر است، بنابراین برای دریافت نتایج قابل اعتماد حداقل به چند هزار تصویر نیاز دارید. داشتن یک GPU با کارایی بالا به این معنی است که زمان کمتری برای تجزیه و تحلیل تمام آن تصاویر صرف می‎شود.

نتیجه گیری 

یادگیری عمیق ترکیبی از یادگیری ماشینی و هوش مصنوعی است. این تکنولوژی یک عنصر مهم از علم داده است که شامل آمار و مدل سازی می‌شود. این فناوری برای دانشمندان داده که وظیفه جمع آوری، تجزیه و تحلیل و تفسیر مقادیر زیادی از داده‌ها را بر عهده دارند بسیار سودمند است. دیپ لرنینگ این فرآیند را سریع‌تر و آسان‌تر می‌کند. در ساده‌ترین حالت،این فناوری را می‌توان به عنوان راهی برای خودکار سازی و تجزیه و تحلیل در نظر گرفت.

11 کاربرد هوش تجاری در دنیای تجارت و موفقیت کسب و کارها

هوش تجاری (Business Intelligence) به سازمان‌ها در تصمیم گیری‌های تاکتیکی و تجاری کمک می‎کند. ابزارهای هوش تجاری داده‌ها را تجزیه و تحلیل می‌کنند و نتایج و یافته‌ها را در قالب گزارش ارائه می‌دهند. این مفهوم برای تجزیه و تحلیل، بازیابی و ارائه داده‌ها در قالب گزارش طراحی شده است. به همین ترتیب این فرایند اطلاعات را از منابع داخلی و خارجی جمع آوری می‌کند، آن‌ها را تجزیه و تحلیل کرده و گزارش‌هایی جامع در مورد کسب و کار به کاربران ارائه می‌دهد. این گزارشات به شرکت‌ها و سازمان‌ها در تصمیم گیری و برنامه ریزی‌های استراتژیک کمک شایانی می‌کند. در این مقاله به تعریف این مفهوم و کاربرد هوش تجاری در صنایع مختلف می‌پردازیم.

چرا شرکت‌ها از هوش تجاری استفاده می‌کنند؟

کاربرد هوش تجاری عمدتا بر تصمیم گیری‌های کارآمد تجاری متمرکز است. این مفهوم به سازمان‌ها کمک می‌کند تا اثر بخشی کارهای خود را بهبود بخشند، درآمدها را افزایش دهند و در میان رقبای تجاری خود به بهترین جایگاه دست یابند. گفتنی است سازمان‌ها و شرکت‌ها برای بهبود کارایی و سود آوری بالاتر به ترکیبی از مدیریت اطلاعات، تجزیه و تحلیل داده‌ها، استفاده از ابزار و روش‌های مختلف نیاز دارند.

موفق‌ترین شرکت‌ها از BI برای افزایش درآمد، اعتماد مشتری، اثر بخشی عملیاتی، ارائه تبلیغات، افزایش ارزش سهامداران، پیش بینی رفتار مشتری و توسعه فرصت‌های تجاری جدید استفاده می‌کنند.

کاربرد هوش تجاری برای گوگل    

بزرگ‌ترین شرکت فناوری جهان یعنی گوگل به امنیت و حساسیت اطلاعات معروف است. با این حال این شرکت تنها از راه حل‌های داده جهت نظارت بر مشتریان استفاده نمی‌کند، بلکه از قدرت خود در هوش تجاری برای بهبود فرآیندهای داخلی و بهبود کارایی بهره می‌برد.

این غول فناوری یک تیم اختصاصی به نام "People Analytics" دارد که وظیفه آن‌ها جمع آوری نظرات کارمندان در مورد سوالات شغلی است. به عنوان مثال: آیا به مدیران نیاز داریم یا خیر؟ با توجه به این نیاز، مدیران دقیقا باید چه نقشی در سازمان داشته باشند؟ یا بهترین مدیران چه ویژگی‌هایی دارند؟ چنین پرسش‌هایی به غول فناوری دنیا کمک می‌کند تا فرایندها را در داخل شرکت بهبود بخشد، گردش کاری کارآمدتری را طراحی کند و نوآوری را ارتقا دهد.

کاربرد هوش تجاری در Lending Club

Lending Club یکی دیگر از نمونه‌های عالی کاربرد هوش تجاری است که در آن از این فناوری برای بهینه سازی فرآیندهای گردش کار استفاده می‌شود. Lending Club یک شرکت وام دهنده دیجیتال است که از برنامه‌های هوش تجاری برای انجام مجموعه‌ای از تست‌های A/B استفاده می‌کند.

با روی آوردن به راهکار هوش تجاری برای تست A/B، این شرکت ده‌ها آزمایش را در عرض یک هفته انجام می‌دهد. این در حالی است که آن‌ها قبلا تنها می‌توانستند کمتر از شش آزمایش را در سال انجام دهند. این ویژگی موقعیت شرکت را به طور گسترده‌ای برای کاربران بهبود بخشیده است. چرا که آن‌ها در مدت زمان کوتاهی توانستند تغییرات کوچک زیادی را انجام دهند و به درآمد بالایی دست یابند.

کاربرد هوش تجاری برای شرکت کوکاکولا 

کوکاکولا با 35 میلیون دنبال کننده در توییتر و 150 میلیون طرفدار در فیسبوک، از رسانه‌های اجتماعی بیشترین سود را به دست آورده است. همچنین این شرکت با استفاده از فناوری تشخیص تصویر مبتنی بر هوش مصنوعی تشخیص می‌دهد که تصاویر نوشیدنی‌هایش چه زمانی به صورت آنلاین منتشر می‌شوند. این داده‌ها همراه با هوش تجاری، اطلاعات مهم و جزئی به شرکت کوکاکولا میدهد.

 اطلاعاتی درباره این که چه کسی نوشیدنی‌ها را می‌نوشد، افرادی که نوشیدنی را می‌نوشند کجا هستند و چرا آن‌ها برند کوکاکولا را در شبکه‌های اجتماعی دنبال می‌کنند. این اطلاعات به کوکاکولا کمک می‌کند تا تبلیغات هدفمندتری را ارائه دهد. می‌توان گفت که این تبلیغات تقریبا چهار برابر بیشتر از یک تبلیغ عمومی منجر به کلیک می‌شود.

کاربرد هوش تجاری در برنامه نتفلیکس (Netflix)

نتفلیکس چگونه از هوش تجاری استفاده می‌کند؟ یا چگونه شرکت ایده‌های برنامه نویسی اصلی را بر اساس برنامه‌هایی که قبلا مشاهده شده است، طراحی و اجرا می‌کند؟ 148 میلیون کاربر آنلاین نتفلیکس یک مزیت بزرگ برای هوش تجاری است. این پلتفرم از داده‌ها به روش‌های مختلف استفاده می‌کند. نتفلیکس از هوش تجاری برای ترغیب مردم به تعامل با محتوای خود بهره مند می‌شود. 

کاربرد هوش تجاری در اتومبیل تسلا

این شرکت خودروسازی نوآور، از هوش تجاری یا BI برای اتصال خودروهای به صورت بی‌سیم به دفاتر شرکت جهت جمع آوری داده‌ها برای تجزیه و تحلیل آن‌ها استفاده می‌کند. این رویکرد، خودروساز را به مشتری پیوند می‌دهد و مشکلاتی مانند: آسیب قطعات، ترافیک، یا اطلاعات درباره‌ی خطر در جاده را پیش‌بینی و به کاربر اطلاع می‌دهد. کاربرد هوش تجاری برای ماشین‌های تسلا نتیجه امتیاز رضایت مشتری و تصمیمات آگاهانه‌تر در مورد ارتقا و محصولات در آینده است.

 کاربرد هوش تجاری در رسانه‌های اجتماعی

رسانه‌های اجتماعی هوش مصنوعی را با هوش تجاری برای مبارزه با محتوای نامناسب و خطرناک در پلتفرم خود به کار می‌گیرند. الگوریتم‌های این شبکه ها به جای کاربران انسانی، 95 درصد حساب‌های مرتبط با تروریسم را شناسایی می‌کنند.

BI و AI همچنین از تنظیمات دقیق برای بهبود تجربه کلی کاربران پشتیبانی می‌کنند. پرسنل توییتر و ابزارهای هوش تجاری آن، فیدهای ویدیویی زنده را رصد کرده و آن‌ها را بر اساس موضوع دسته بندی می‌کنند. آن‌ها از این داده‌ها برای افزایش قابلیت‌های جستجو نیز استفاده می‌کنند. این الگوریتم‌ها می‌توانند ویدیوهایی را که ممکن است برای کاربران جالب باشند را شناسایی می‌کنند.

کاربرد هوش تجاری در آمریکن اکسپرس (American Express)

هوش تجاری در صنعت مالی بسیار مهم است. American Express از این فناوری برای توسعه محصولات، ارائه خدمات جدید و پیشنهادات جدید به مشتریان استفاده می‌کند. این شرکت با استفاده از این اطلاعات اقداماتی را برای حفظ امنیت اطلاعات مشتریان خود انجام می‌دهد. هوش تجاری همچنین به شرکت‌ها کمک می‌کند تا کلاهبرداران را به سرعت شناسایی کرده و از مشتریانی که ممکن است اطلاعات کارت آن‌ها به خطر بیفتد محافظت کند.

شرکت اوبر و هوش تجاری 

این شرکت از هوش تجاری در بخش‌های اصلی تجارت خود استفاده می‌کند. یکی از این جنبه‌های اصلی به عنوان مثال افزایش قیمت است. الگوریتم‌های این پلتفرم شرایط ترافیک، زمان سفر، در دسترس بودن راننده و تقاضای مشتری را در زمان واقعی بررسی و نظارت می‌کنند. به این معنی که قیمت‌ها با افزایش تقاضا و تغییر شرایط ترافیک تنظیم می‌شوند. این قیمت گذاری پویا درست مشابه آنچه در خطوط هوایی و هتل‌های زنجیره‌ای برای تنظیم هزینه بر اساس نیاز استفاده می‌شود، کاربرد دارد.

کاربرد هوش تجاری در بانکداری 

شرکت‌های سرمایه گذاری، بانکداری و بیمه، داده‌ها و اطلاعات هزاران مشتری را در اختیار دارند. یکی از الزامات کلیدی برای بخش سرمایه گذاری، تقویت اطلاعات مهم آن است. از طریق فناوری‌های پیشرفته نظیر Microsoft SQL، ترکیب یادگیری ماشینی و هوش مصنوعی (AI) با Power BI مبتنی بر کلاود به شرکت‌های سرمایه‌گذاری و بانکی کمک می‌کند تا داده‌ها را جمع‌آوری، ذخیره، تجزیه و تحلیل کنند.

کاربرد هوش تجاری در صنعت خودروسازی

با استفاده از ابزارهای هوش تجاری، کار با Excel و یا صفحات کاغذی به فراموشی سپرده می‌شود و با سرمایه ‌گذاری در این فناوری دسترسی به داده‌ها و آنالیز آن‌ها به صورت دیجیتال انجام خواهد شد. کاربرد هوش تجاری در خودرو سازی امکان دسترسی به داده‌های مشتری به صورت ابری و از راه دور را فراهم می‌کند. این ابزار رضایت مشتری، استراتژی‌های جدید در فروش، یافتن راه‌های جدید برای خدمت‌رسانی به مشتری، افزایش بهره‌وری و ارتباطات و مزیت‌های بسیار دیگری را به همراه خواهد داشت.

کاربرد هوش تجاری در صنعت پزشکی و داروسازی

اولین صنعتی که از هوش تجاری استقبال کرد صنعت پزشکی و داروسازی بود. بیمارستان‌ها و موسسات پزشکی مدرن با استفاده از قدرت تجزیه ‌و تحلیل کلان‌داده‌ها، برای سلامت بیمار به ‌ویژه در مواقع اضطراری تصمیمات بهتر و سریع‌تری می‌گیرند. همچنین یکپارچه ‌سازی داده‌ها از طریق هوش تجاری به متخصصان حوزه پزشکی اجازه می‌دهد تا در یک پلتفرم متمرکز به ‌تمامی داده‌ها دسترسی داشته باشند و در شرایط بحرانی با یکدیگر همکاری کنند.

نتیجه گیری

تصمیم گیری سریع و مبتنی بر داده‌ باعث موفقیت خواهد شد. انتظارات بالای مشتریان و رقابت جهانی به این معنی است که بسیاری از سازمان‌ها، به دنبال مزیت رقابتی با هوش تجاری یا BI هستند. استفاده از داده‌ها برای ارائه تبلیغات شخصی ‌سازی ‌شده، ارائه دسترسی به داده‌های KPI برای همه کارمندان و متمرکز کردن تمام داده‌ها در یک اکوسیستم دیجیتالی، به‌گونه‌ای که فرآیندها با دقت بیشتری بررسی شوند، همگی نمونه‌هایی از کاربرد هوش تجاری هستند.