شاردینگ چیست ؟ | توضیح کامل شارد بلاکچین

شاردینگ چیست ؟ یکی از معماری های پایگاه داده ای، دیتابیس خرد شده یا همان sharding است. شارد Shard در لغت به معنای "تکه" می­باشد. تکنولوژی شاردینگ یک الگوی معماری پایگاه‌ داده از نوع تقسیم بندی افقی است. این الگو به عنوان یک جدا کننده partitioning شناخته می­شود. به طور کلی؛ عملیات شارد بر روی پایگاه های داده ای به منظور افزایش سرعت است. هدف اصلی sharding تقسیم اطلاعات به منظور تسریع ارتباط می­باشد.

تکنولوژی شاردینگ به چه معناست ؟

یکی از معماری های پایگاه داده ای، دیتابیس خرد شده یا همان sharding است. شارد Shard در لغت به معنای "تکه" می­باشد. تکنولوژی شاردینگ یک الگوی معماری پایگاه‌ داده از نوع تقسیم بندی افقی است. این الگو به عنوان یک جدا کننده partitioning شناخته می­شود.

به طور کلی؛ عملیات شارد بر روی پایگاه های داده ای به منظور افزایش سرعت است. هدف اصلی sharding تقسیم اطلاعات به منظور تسریع ارتباط می­باشد.

پایگاه های داده ای چگونه شارد می­شوند ؟

هر پارتیشن دارای طرح و ستون یکسان اما با ردیف های متفاوت است. به همین ترتیب، داده‌های نگهداری شده منحصر به فرد و مستقل از بخش‌های دیگر هستند. قطعا تمام پارتیشن ها با یکدیگر در ارتباط اند. اما سوال اینجاست که این ارتباط چه نقشی در شارد کردن دیتابیس خواهد داشت؟. تقسیم شامل تجزیه داده های فرد به دو یا چند قطعه کوچک­ تر است. به این قطعات اصطلاحاً "تکه­ های منطقی logical shards " گفته می شود.

کارکرد sharding به چه شکل است؟

تکنولوژی sharding شامل شکستن داده‌ها به دو یا چند قسمت کوچک ‌تر به «تکه‌های منطقی» است. سپس برش‌های منطقی در سراسر گره‌های پایگاه ‌داده، جداگانه توزیع می‌شوند که به آن‌ها «برش‌های فیزیکی» گفته می‌شود. این برش ها می‌توانند چندین «برش منطقی» را نگه دارند. با این وجود، داده‌های نگه‌ داشته شده در تمام بخش‌ها به طور جمعی نشان ‌دهنده یک مجموعه داده منطقی هستند.

تکنولوژی sharding در کدام بستر عملیاتی می­شود؟

بیشتر اوقات، شاردینگ در سطح اپلیکیشن اجرا می شود. به این معنی که برنامه شامل کدی است که مشخص می کند کدام قسمت را برای بخواند یا بنویسد. البته، برخی از سیستم های مدیریت پایگاه داده دارای تکنولوژی sharding، به شما این امکان را می دهد شاردینگ را مستقیماً در سطح پایگاه داده پیاده سازی کنید. تا به اینجا اطلاعات لازم درباره ماهیت و نحوه کارکرد sharding را متوجه شدید. در ادامه مقاله به بررسی نکات مثبتی منفی این معماری می­پردازیم.

شاردینگ در بلاکچین چگونه کار میکند؟

روند اصلی کار تغییر چندانی نمی­کند. شبکه بلاک چین پایگاه داده ای با گره هایی است که سرورهای داده فردی را نشان می دهند. اگر تکنولوژی sharding را به blockchain اعمال کنیم، بدین معناست که شبکه بلاکچین به بخش های جداگانه (shards) تقسیم می­شود. سپس گره ها به جای اینکه هرکدام مسئولیت تأیید هر تراکنش در کل شبکه را داشته باشند، برای خرد کردن تراکنش ها و عملیات به بخش جداگانه اختصاص داده می شوند.

چرا پای شاردینگ به بلاکچین ها باز شد؟

بلاکچین بیت کوین می تواند 3 الی7 تراکنش در ثانیه انجام دهد، در حالی که این رقم در بلاکچین اتریوم 12 الی 30 بود. بیایید این مورد را با ویزا یا مسترکارت مقایسه ­کنیم. بدیهی است که بیت کوین و اتریوم پردازش معاملات را کند انجام می­دهند. به همین سبب گزینه مناسبی برای معاملات روزانه در نظر گرفته نخواهند شد. به همین خاطر بود که بلاکچین ها به دنبال تکنولوژی sharding رفتند. قصد تسریع معاملات در بلاکچین هاست.

اگر اتریوم از شاردینگ استفاده کند چه خواهد شد؟

بلاکچین Ethereum از هزاران رایانه، یا همان گره ها تشکیل شده است. در حال حاضر، اتریوم بر مبنای اجرای پی در پی کار می­کند. در آن هر یک از این گره ها باید هر عملیات را محاسبه کرده و هر تراکنش را پردازش کنند. همانطور که در پاراگراف قبل اشاره کردیم این روند بسیار کند است. افزودن رایانه به شبکه لزوماً کارایی را بهبود نمی بخشد و فقط زنجیره تأیید طولانی تر می شود.

شارد کردن دیتابیس های اتریوم

اگر قصد خرید ارزهای دیجیتال را دارید پیشنهاد می کنم قبل از خرید، نوع کیف پول دیجیتال آن را با کلیک روی لینک زیر مشخص کنید. 

  بهترین کیف پول ارز دیجیتال  

 با استفاده از تکنولوژی sharding، از یک مدل اجرای خطی، که در آن هر گره باید عملیاتی را محاسبه کند، به یک مدل اجرای موازی، که در آن گره ها اختصاص داده می شوند تا فقط محاسبات خاص را پردازش کنند، میرسیم. این امکان را برای پردازش معاملات همزمان را فراهم می کند. زنجیره بلوک (بلاکچین) به خرده ریزهای جداگانه (shards) تقسیم می شوند.

چه شرکت هایی از تکنولوژی sharding استفاده میکنند؟

برخی از بلاک چین ها قبلاً مکانیزم خرد کردن را اجرا کرده اند. در حالیکه در برخی دیگر هنوز در دست توسعه هستند. Zilliqa به عنوان اولین سیستم عامل بلاکچین عمومی، خرد کردن را اجرا کرده بود. سایر پروژه های بلاکچین که به تکنولوژی sharding به عنوان راه حلی برای مقیاس های پارتیشن بندی نگاه می کنند، شامل Cardano ، QuarkChain و PChain است.

نکات مثبت شاردینگ

جذابیت اصلی تکنولوژی شاردینگ این است که می‌تواند به تسهیل مقیاس گذاری افقی کمک کند. مقیاس گذاری افقی، به معنی اضافه کردن ماشین‌های بیشتر به یک دسته موجود می­باشد. هدف این کار گسترش بار و اجازه ترافیک بیشتر و پردازش سریع‌تر است. این روش با مقیاس گذاری عمودی در تضاد است. مقیاس گذاری عمودی شامل ارتقا سخت‌افزار سرور موجود می­شود­. این اتفاق معمولا با اضافه کردن RAM یا CPU بیشتر امکان پذیر است.

 انعطاف پذیری پارتیشن بندی افقی

فرض کنید یک پایگاه ‌داده در حال اجرا بر روی یک ماشین داشته باشیم و آن را در صورت لزوم با ارتقا منابع محاسباتی افزایش دهیم. نتیجه چیست؟ در نهایت، هر پایگاه ‌داده توزیع نشده، از نظر ذخیره‌سازی و توان محاسباتی محدود خواهد شد. با توجه به این مسئله، داشتن آزادی مقیاس گذاری افقی، تنظیمات شما را بسیار انعطاف­پذیر تر می­کند. به قول معروف دست شما را برای تنظیمات باز تر است.

مقایسه سرعت دیتا بیس شارد شده با دیتا بیس ایستا

اینکه چرا برخی یک معماری پایگاه داده شارد شده (تقسیم شده) را انتخاب می­کنند، سرعت بخشیدن به زمان­های پاسخ جستجو است. هنگامی که شما یک فرمان جستجو را بر روی یک پایگاه ‌داده شارد نشده، ارسال می‌کنید باید تمام ردیف های جستجو را (قبل از این که بتواند مجموعه نتیجه‌ای که به دنبالش هستید را پیدا کند) بگردید. با تقسیم یک جدول به چند تایی (تکنولوژی sharding)، جستجو ها باید روی ردیف‌های کمتری بروند و مجموعه نتایج آن‌ها بسیار سریع‌تر باز خواهد گشت.

رابطه sharding با قطعی برق

 sharding می‌تواند با کاهش تاثیر قطع برق، به ایجاد برنامه‌ای با قابلیت اطمینان بیشتر کمک کند. قطع برق این پتانسیل را دارد که کل اپلیکیشن یا وب سایت را غیرقابل‌دسترس کند. با این حال، با استفاده از یک پایگاه‌داده شارد شده، احتمال این وجود دارد که قطع تنها بر یک مخزن تاثیر بگذارد. ممکن است برخی از بخش‌های برنامه کاربردی یا وب سایت برای برخی از کاربران غیرقابل‌دسترس باشد. ولی تاثیر کلی کم‌تر از این است که کل پایگاه‌داده سقوط کند و از دسترس خارج شود.

معایب تکنولوژی شاردینگ

اولین مشکلی که مردم با آن مواجه می‌شوند، پیچیدگی محض اجرای مناسب یک معماری پایگاه‌داده تقسیم شده‌است. اگر درست انجام نشود، ریسک قابل‌توجهی وجود دارد که فرآیند شارد کردن می‌تواند منجر به از دست رفتن داده‌ها یا جداول آسیب دیده شود. با این وجود، شارد کردن احتمالا تاثیر مهمی بر جریان کار تیم دارد. البته اگر پیاده سازی دقیقی داشته باشد، مشکلی پیش نخواهد آمد.

امنیت پایین تکنولوژی sharding در بلاکچین

تقسیم بلاک چین به شارد­ ها یا تکه های مختلف ممکن است برخی مشکلات امنیتی نیز اینجاد کند. با تکنولوژی sharding هر شارد به صورت شبکه بلاکچین مستقلی عمل می­کند. همین امر سبب پیچیدگی بیش از اندازه آن برای کاربر خواهد شد. به علاوه اینکه امکان هک شدن هر شارد با توجه به تقسیم بندی صورت گرفته بالاست. زیرا با این تقسیم بندی توان "هش" مورد نیاز برای کنترل شارد، کاهش پیدا می­کند.

بررسی تحلیلی رابطه بلاکچین و شاردینگ

با رفع چالش های پیش روی sharding، می­توان احتمال داد که این تکنولوژی تا چه در آینده کریپتوکارنسی ها موثر است. سرعت تکنولوژی sharding سبب افزایش استفاده از ارز های دیجیتالی خواهد شد. رویایی که بسیاری به دنبال تحقق کامل آن هستند. اینکه ارزهای دیجیتالی جزئی از زندگی روزمره مردم شود. فیات ها به طور کلی از بین بروند و کریپتوکارنسی ها به میدان بیایند.

جز sharding راه دیگری برای خرد کردن هست ؟

پیشنهاد توسط توسعه دهندگان برای بهبود عملکرد و سرعت معامله در بلاک چین افزایش اندازه بلوک است. هرچه اندازه بلوک بزرگتر باشد، تراکنش های بیشتری را می توانید در یک بلوک قرار دهید. اگرچه درست است. اما هرچه اندازه بلوک بزرگتر باشد، قدرت محاسباتی بیشتری برای تأیید بلوک مورد نیاز می­باشد. اگر بخواهیم اندازه بلوک به طور نامحدود افزایش یابد، تنها تخصصی ترین تجهیزات رایانه ای که بسیار نیرو دارند می توانند قدرت پردازش مورد نیاز را برای نقش گره ای برطرف کنند.

سخن پایانی

شاردینگ می‌تواند یک راه‌حل عالی برای کسانی که دنبال مقیاس بندی افقی پایگاه‌داده خود هستند باشد. گرچه، پیچیدگی زیادی را نیز اضافه و نقاط شکست بالقوه بیشتری را برای برنامه شما ایجاد می‌کند. ممکن است این موضوع برای برخی از افراد مهم باشد. اما زمان و منابع مورد نیاز برای ایجاد و حفظ یک معماری شاردینگ مسئله­ای بسیار حائز اهمیت است. اگر درذباره علم بلاکچین بیشتر اطلاعات داشته باشیم؛ برای دریاف سود بیشتر نیازی به دنبال کردن توییتر ایلان ماسک هم نداریم.

برای بررسی یکی از مهترین مقالات سایت روی اینجا کلیک کنید.