سیستم‌های توزیع‌شده به گروهی از رایانه‌های مستقل اطلاق می‌شود که از طریق یک شبکه و نرم‌افزار توزیع‌شده متصل هستند و به‌عنوان یک سیستم منسجم واحد کار می‌کنند. کاربران با سیستم به عنوان یک موجودیت واحد تعامل دارند و اغلب از پیچیدگی اساسی چندین ماشین متصل به هم بی خبرند. هدف این مقاله بررسی عمیق مفهوم سیستم های توزیع شده، تاریخچه، انواع، استفاده، مقایسه با مفاهیم مشابه، چشم اندازهای آینده و ارتباط آنها با سرورهای پراکسی است.
پیدایش سیستم های توزیع شده
مفهوم سیستم های توزیع شده از پیشرفت های فناوری شبکه در دهه های 1960 و 1970 پدیدار شد. گسترش اینترنت، همراه با افزایش ظرفیت و کاهش هزینه رایانه های شخصی، منجر به تغییر الگو از سیستم های متمرکز به سیستم های توزیع شده شد. با این حال، اصطلاح "سیستم های توزیع شده" برای اولین بار به طور رسمی در مقاله ای توسط پل باران در سال 1962 مستند شد، جایی که او در مورد شبکه های ارتباطی توزیع شده بحث کرد.
اولین پیاده‌سازی در دنیای واقعی یک سیستم توزیع‌شده، ARPANET (شبکه آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته)، پیش‌روی اینترنت مدرن بود. در ابتدا برای به اشتراک گذاری منابع بین دانشگاه ها و مؤسسات تحقیقاتی مورد استفاده قرار گرفت، و زمینه را برای سیستم های توزیع شده آینده فراهم کرد.
فرو رفتن عمیق در سیستم های توزیع شده
سیستم های توزیع شده امکان اشتراک منابع، افزایش سرعت محاسبات، قابلیت اطمینان و ارتباطات را فراهم می کنند. اصل کلیدی پشت یک سیستم توزیع شده این است که به عنوان یک سیستم واحد و منسجم برای کاربر نهایی ظاهر می شود، حتی اگر از چندین کامپیوتر شبکه ای تشکیل شده باشد.
یک سیستم توزیع شده می تواند در سراسر یک اتاق، یک ساختمان، یا حتی کل کره زمین باشد. معمولاً در حوزه های متعددی مانند بانکداری، مخابرات، حمل و نقل و خدمات ابری استفاده می شود.
کارهای درونی سیستم های توزیع شده
در یک سیستم توزیع شده، چندین گره (کامپیوتر) از طریق یک شبکه به هم متصل می شوند. هر یک از این گره‌ها نرم‌افزار محلی خود را اجرا می‌کنند و برای رسیدن به یک هدف مشترک با هم کار می‌کنند. گره ها از طریق ارسال پیام با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند.
معماری یک سیستم توزیع شده اغلب با مدل های مشتری-سرور یا همتا به همتا مشخص می شود. در مدل کلاینت-سرور، یک یا چند ماشین به عنوان سروری عمل می کنند که خدمات ارائه می دهند و بقیه به عنوان کلاینت هایی عمل می کنند که از آن خدمات استفاده می کنند. در مدل همتا به همتا، همه گره ها برابر هستند و هر گره می تواند هم به عنوان مشتری و هم به عنوان سرور عمل کند.
ویژگی های کلیدی سیستم های توزیع شده
- همزمانی: چندین ماشین وظایف را به طور همزمان انجام می دهند که منجر به راندمان بالا می شود.
- مقیاس پذیری: سیستم را می توان به راحتی با افزودن ماشین های بیشتر با افزایش حجم کار گسترش داد.
- تحمل خطا: حتی اگر یک دستگاه از کار بیفتد، سیستم به کار خود ادامه می دهد.
- شفافیت: برای کاربر نهایی، سیستم به عنوان یک موجودیت واحد و یکپارچه ظاهر می شود.
- به اشتراک گذاری منابع: منابعی مانند ذخیره سازی، چرخه های CPU و خدمات را می توان در سراسر سیستم به اشتراک گذاشت.
انواع سیستم های توزیع شده
سیستم های توزیع شده را می توان به طور کلی به چهار دسته طبقه بندی کرد:
- سیستم های خوشه ای: شامل مجموعه ای نزدیک از ماشین های متصل شده توسط یک شبکه محلی (LAN) است.
- سیستم های شبکه: شامل رایانه‌هایی است که با اتصال آزاد به هم متصل می‌شوند که ممکن است از نظر جغرافیایی توزیع شده و توسط یک شبکه گسترده (WAN) به هم متصل شوند.
- سیستم های ابری: منابع مقیاس پذیر و مجازی را به عنوان یک سرویس از طریق اینترنت فراهم می کند.
- سیستم های چند هسته ای: سیستم های چند پردازنده ای با قابلیت محاسبات همزمان.
| تایپ کنید | توزیع جغرافیایی | شبکه |
|---|---|---|
| سیستم های خوشه ای | نزدیک واقع شده است | LAN |
| سیستم های شبکه | از نظر جغرافیایی توزیع شده است | WAN |
| سیستم های ابری | جهانی | اینترنت |
| سیستم های چند هسته ای | دستگاه تک با چند هسته | محلی |
استفاده، مشکلات و راه حل ها در سیستم های توزیع شده
سیستم های توزیع شده دارای کاربردهای گسترده ای از جمله خدمات وب، بازی های آنلاین، پایگاه های داده توزیع شده و محاسبات ابری هستند.
با این حال، آنها همچنین چالش های منحصر به فردی دارند:
- مشکلات شبکه: تأخیر شبکه و پارتیشن بندی می تواند بر عملکرد و قابلیت اطمینان سیستم تأثیر بگذارد.
- مسائل همزمانی: اجرای همزمان می تواند منجر به عملیات متناقض شود.
- مسائل امنیتی: سیستم های توزیع شده بیشتر در معرض تهدیدات امنیتی هستند.
راه‌حل‌های این مشکلات اغلب شامل استراتژی‌های مختلفی مانند هش کردن مداوم برای توزیع داده‌ها، الگوریتم‌های اجماع برای حفظ ثبات داده‌ها و استفاده از پروتکل‌های امنیتی قوی است.
مقایسه ها و ویژگی های اصلی
سیستم های توزیع شده ارتباط نزدیکی با مفاهیمی مانند سیستم های موازی، سیستم های شبکه ای و سیستم های همزمان دارند و در عین حال متمایز از آنها هستند. در زیر مقایسه ای وجود دارد:
| مفهوم | تعریف | تفاوت کلیدی |
|---|---|---|
| سیستم توزیع شده | گره های متعدد با هم به عنوان یک سیستم واحد کار می کنند | پراکندگی جغرافیایی، گره های مستقل |
| سیستم موازی | چندین پردازنده با هم در یک کار واحد کار می کنند | تصویر سیستم واحد |
| سیستم شبکه ای | چندین کامپیوتر از طریق یک شبکه متصل می شوند | فاقد سطح همکاری که در سیستم های توزیع شده دیده می شود |
| سیستم همزمان | چندین کار در یک دوره زمانی اجرا شده است | لزوماً شبکه یا توزیع نشده است |
چشم اندازها و فناوری های آینده
آینده سیستم‌های توزیع‌شده با پیشرفت‌های محاسبات ابری، اینترنت اشیا، محاسبات لبه و یادگیری ماشین ارتباط نزدیکی دارد. فناوری دفتر کل توزیع شده، مانند بلاک چین، حوزه هیجان انگیز دیگری را با کاربردهای بالقوه فراتر از ارزهای دیجیتال نشان می دهد.
سرورهای پروکسی و سیستم های توزیع شده
سرورهای پروکسی، مانند سرورهای ارائه شده توسط OneProxy، نقش مهمی در سیستم های توزیع شده ایفا می کنند. آنها می توانند به عنوان دروازه ای بین کاربران و اینترنت عمل کنند و امنیت، ناشناس بودن و عملکرد بهبود یافته را فراهم کنند. آنها همچنین می توانند به تعادل بار در سراسر سیستم کمک کنند، ترافیک شبکه را به طور مساوی در بین سرورها توزیع کنند، بنابراین از تبدیل شدن هر سرور به گلوگاه جلوگیری می کنند.
لینک های مربوطه
- سیستم های توزیع شده: مفاهیم و طراحی
- سیستم های توزیع شده برای سرگرمی و سود
- مقدمه ای کامل بر سیستم های توزیع شده
سیستم‌های توزیع‌شده، حوزه مهمی از علوم رایانه را با نقش فزاینده‌ای در جامعه دیجیتال ما نشان می‌دهند. همانطور که ما به دیجیتالی کردن دنیای خود ادامه می دهیم، درک تفاوت های ظریف سیستم های توزیع شده حیاتی تر می شود. OneProxy، از طریق ارائه سرورهای پراکسی قوی و قابل اعتماد، اینجاست تا از این سفر پشتیبانی کند.
