موضوع مقاله: مقیاس‌پذیری | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # مقیاس‌پذیری | مقدمه: در علم ارتباطات راه دور و مهندسی نرم‌افزار مقیاس‌پذیری ، ویژگی مطلوبی از یک سامانه، شبکه یا فرایند است که به توانایی آن برای پاسخگویی به افزایش میزان بار کاری به سهولت دلالت می‌کند یا میزان آمادگی سیستم را برای افزایش بار کاری نشان می‌دهد.André B. | ## بخش 1: مقیاس‌پذیری | هنگامی که این واژه در موضوعات مرتبط با کسب و کار بکار می‌رود نیز مفهوم مشابهی از آن برداشت می‌شود. مدل‌های کسب‌وکار مقیاس پذیر مدلهایی هستند که پتانسیل ایجاد رشد اقتصادی سازمان را دارند. , pages 949 - 952 و در هر مورد خاصی با توجه به ابعاد مورد اهمیت باید نیازمندی‌های جدیدی را برای مقیاس‌پذیری تعریف کرد. سامانه‌ای که با افزایش ظرفیت، کارایی آن افزایش می‌یابد یک سامانه مقیاس پذیر خوانده می‌شود. یک الگوریتم، طراحی، پروتکل، برنامه رایانه ای یا هر سیستم دیگری مقیاس پذیر خوانده می‌شود اگر برای مقیاس‌های بزرگتر هم بتواند به طرز مناسب و عملی و کارا استفاده شود. اندازه‌گیری مقیاس‌پذیری مقیاس‌پذیری را می‌توان در ابعاد گوناگونی اندازه‌گیری کرد. مقیاس‌پذیری جغرافیایی : توانایی حفظ کارایی، مفید بودن و قابلیت استفاده، بدون توجه به تمرکز یا پراکندگی و وسعت جغرافیایی مقیاس‌پذیری اجرایی : توانایی افزایش تعداد سازمان‌هایی که یک سامانه توزیع یافته را به اشتراک می‌گذارند. مقیاس‌پذیری کارکردی : قابلیت ارتقای سیستم با افزایش یک یا چند کارکرد با کمترین زحمت. یک پروتکل مسیریابی نسبت به اندازه شبکه مقیاس پذیر است اگر اندازه جدول مسیریابی هر گره به اندازه OLogN افزایش یابد که در آن N تعداد گره‌های شبکه است. طبیعت توزیع یافته سامانه نام دامنه به آن امکان می‌دهد که حتی با وجود سرویس دهی به تمام ایستگاه‌های متصل به اینترنت، بدون افت کارایی به کار خود ادامه دهد وبنا براین سامانه‌ای مقیاس پذیر است. هر همتا(Peer) درخواست خود را به صورت پرس و جوی سیلابی به تمام همتاهای دیگر می‌فرستد و در نتیجه با افزایش تعداد همتاها میزان تقاضا در هر همتا افزایش می‌یافت و ظرفیت محدود همتاها به سرعت سرریز می‌شد. | ## بخش 2: مقیاس‌پذیری | سایر سامانه‌های همتا به همتا مانند بیت‌تورنت به خوبی تغییر مقیاس می‌دهند زیرا میزان تقاضاهای هر همتا به تعداد کل همتاها بستگی ندارد. به عنوان مثال می‌توان افزودن تعداد پروسه‌های در حال اجرای دمون های کارساز اچ‌تی‌تی‌پی آپاچی را ذکر کرد. مقیاس‌پذیری پایگاه داده‌ها برای اینکه پایگاه داده‌ها بتواند بدون کاهش نرخ تراکنش بر ثانیه به اندازه‌های بسیار بزرگ افزایش بابند چندین دیدگاه مختلف مورد استفاده فرار می‌گیرد. اگرچه نمی‌توان نقش پیشرفتهای سخت‌افزاری در سرعت و ظرفیت رسانه‌های ذخیره‌سازی و پردازنده‌ها و شبکه را دست کم گرفت اما فرای آن شیوه‌های متعدد معماری نیز در پیاده‌سازی پایگاه داده‌های بسیار بزرگ استفاده شده‌اند. یکی از تکنیکهایی که در اغلب سیستم‌های مدیریت پایگاه داده‌ها استفاده می‌شود پارتیشن‌بندی جداول بزرگ بر اساس طیف مقادیر فیلدهای کلیدی است. در این شیوه می‌توان با افزایش سرورهای پایگاه داده‌ها به صورت افقی تغییر مقیاس داد. همچنین با پیدایش ریزپردازندههای ۶۴ بیتی، پردازنده‌های چندهسته‌ای سیستم‌های بزرگ چند پردازنده‌ای متقارن فروشندگان سامانه‌های مدیریت پایگاه داده‌ها امکان این را می‌یابند که با استفاده از چندنخی تغییر مقیاس عمودی بدهند. رسانه ذخیره‌سازی متصل به شبکه و شبکه‌های ذخیره‌سازی به همراه شبکه‌های بر سرعت محلی و فناوری کانال فیبر دست به دست هم داده‌اند تا پیکربندی‌های پایگاه داده‌ها و توان رایانش توزیع شده بزرگتر با پیوند ضعیف تر (Loosely Coupled) باشند. ORacle RAC برای تحقق مقیاس‌پذیری از مدل متفاوتی بر پایه معماری «همه چیز مشترک» استفاده می‌کند که تکیه بر اتصالات پرسرعت بین سرورها دارد. درحالی‌که فروشندگان سامانه‌های مدیریت پایگاه داده (DBMS)، هریک از مزایای تسبی طراحی‌های خود سخن می‌گویند، گروهی از شرکت‌ها و پژوهشگران محدودیت‌های ذاتی سامانه مدیریت پایگاه داده رابطه‌ای را مورد پرسش قرار می‌دهند؛ مثلاً GigaSpaces، ادعا می‌کند که برای رسیدن به بالاترین حد کارایی و مقیاس‌پذیری به مدلی کاملاً متفاوت برای دسترسی به داده‌های توزیع شده و پردازش تراکنش‌ها به نام معماری فضاپایه نیاز است.GigaSpaces. از سوی دیگر شرکت بیس وان نمونه‌ای از رسیدن به حداکثر مقیاس‌پذیری بدون فاصله گرفتن از مسیر اصلی فناوری‌های پایگاه داده‌ها را نشان می‌دهد.Base One. | ## بخش 3: مقیاس‌پذیری | در هر دو حالت هیچ پایانی بر محدودیت‌های پایگاه داده‌ها در زمینه مقیاس‌پذیری به چشم نمی‌خورد. طراحی برای مقیاس‌پذیری اغلب توصیه می‌شود که در طراحی سامانه‌ها تمرکز اصلی بر مقیاس‌پذیری باشد تا ظرفیت. معمولاً افزودن یک گره اضافی به سامانه برای افزایش کارایی ارزانتر از اقدام به تنظیم کارایی تک تک گره‌ها برای افزایش کارایی کلی سامانه می‌باشد. (مطابق آنچه که در مهندسی کارایی بحث می‌شود) مثال: فرض کنید که سرعت اجرای بخشی از یک برنامه اگر به صورت موازی بر روی چهار پردازنده اجرا شود تا ۷۰٪ افزایش می‌یابد. اگر کسری از محاسبات باشد که به صورت سری اجرا می‌شوند، آنگاه کسری از محاسبات خواهد بود که می‌تواند به صورت موازی اجرا شود. در این صورت حداکثر افزایش سرعتی که در اجرای برنامه با استفاده از P پردازنده را می‌توان با استفاده از قانون امدال به‌دست‌آورد: . البته اگر کل برنامه قابل موازی‌سازی بود انتظار می‌رفت که سرعت نیز دو برابر گردد. مقیاس‌پذیری در رایانش ابری رایانش ابری با بهره‌گیری از فناوری مجازی سازی گام بزرگی در جهت مقیاس‌پذیری برداشته‌است. هزینه اجاره هزار سرور به مدت یک ساعت برابر با هزینه اجاره یک سرور به مدت هزار ساعت است.پرداخت بر پایه مصرف در رایانش ابری برای دستیابی به مقیاس‌پذیری بر مبنای تقاضا تغییر مقیاس قوی و ضعیف در مبحث رایانش کارآمد دو مفهوم رایج برای مقیاس‌پذیری وجود دارد. اولی مقیاس‌پذیری قوی است که به چگونگی تغییرات در زمان حل مسئله نسبت به تغییرات در تعداد پردازنده‌ها وقتی که حجم کل مسئله ثابت است، می‌پردازد. | ## جمع‌بندی | دومین مفهوم، مقیاس‌پذیری ضعیف است که به بررسی چگونگی تغییرات در زمان حل مسئله نسبت تغییرات تعداد پردازنده‌ها وقتی که حجم مسئله برای هر پردازنده ثابت است، می‌پردازد.