مفهوم Sharding در پایگاه داده چیست

---

Sharding در پایگاه داده یک تکنیک برای تقسیم یک پایگاه داده بزرگ به قطعات کوچکتر و مستقل به نام "shard" است که روی سرورهای مختلف فیزیکی یا مجازی توزیع می‌شوند. هر shard شامل یک زیرمجموعه از داده‌ها است و می‌تواند به طور مستقل از سایر shardها مدیریت و کوئری شود.

**به زبان ساده:**

فرض کنید یک کتابخانه بزرگ دارید که حجم کتاب‌های آنقدر زیاد است که دیگر یک قفسه یا حتی یک اتاق برای نگهداری آن‌ها کافی نیست. برای حل این مشکل، کتابخانه را به چند شعبه کوچکتر تقسیم می‌کنید. هر شعبه فقط یک بخشی از کل کتاب‌ها را نگهداری می‌کند، اما می‌توانید به طور موازی به هر شعبه مراجعه کرده و کتاب مورد نیازتان را پیدا کنید. Sharding هم دقیقا همین کار را با پایگاه داده انجام می‌دهد.

**چرا از Sharding استفاده می‌کنیم؟**

* **مقیاس‌پذیری افقی:** با توزیع داده‌ها روی چندین سرور، می‌توانید پایگاه داده خود را به طور افقی مقیاس‌پذیر کنید. به این معنی که به جای ارتقاء یک سرور بزرگ، می‌توانید سرورهای بیشتری به سیستم اضافه کنید تا حجم داده‌ها و ترافیک بیشتری را مدیریت کنید.
* **بهبود عملکرد:** با کاهش حجم داده‌هایی که هر سرور باید مدیریت کند، می‌توانید عملکرد کلی پایگاه داده را بهبود بخشید. کوئری‌ها سریعتر اجرا می‌شوند و زمان پاسخگویی کاهش می‌یابد.
* **دسترسی‌پذیری بالاتر:** اگر یکی از shardها از کار بیفتد، سایر shardها همچنان به کار خود ادامه می‌دهند و داده‌ها همچنان در دسترس هستند. این باعث افزایش دسترسی‌پذیری کلی سیستم می‌شود.
* **کاهش هزینه:** در برخی موارد، استفاده از چندین سرور کوچک و ارزان قیمت می‌تواند مقرون به صرفه‌تر از استفاده از یک سرور بزرگ و گران قیمت باشد.

**چگونه Sharding کار می‌کند؟**

برای پیاده‌سازی Sharding، به یک استراتژی نیاز دارید تا مشخص کنید که کدام داده‌ها باید در کدام shard قرار بگیرند. این استراتژی معمولاً به عنوان **"Shard Key"** یا **"Partition Key"** شناخته می‌شود.

انواع مختلفی از Shard Key وجود دارد، از جمله:

* **Range-based Sharding:** داده‌ها بر اساس یک بازه مقادیر تقسیم می‌شوند. به عنوان مثال، کاربران با ID بین 1 تا 1000 در Shard 1، کاربران با ID بین 1001 تا 2000 در Shard 2 و غیره قرار می‌گیرند.
* **Hash-based Sharding:** یک تابع هش برای محاسبه shard مربوطه بر اساس یک مقدار خاص (مانند ID کاربر) استفاده می‌شود.
* **Directory-based Sharding:** یک جدول lookup وجود دارد که نگاشت بین Shard Key و shard مربوطه را نگهداری می‌کند.

**چالش‌های Sharding:**

* **پیچیدگی:** پیاده‌سازی و مدیریت Sharding پیچیده‌تر از یک پایگاه داده تک سروری است.
* **سازگاری:** تضمین سازگاری داده‌ها در shardهای مختلف می‌تواند چالش‌برانگیز باشد، به ویژه در تراکنش‌های توزیع شده.
* **Joinها:** انجام Join بین جداول واقع در shardهای مختلف می‌تواند دشوار و پرهزینه باشد.
* **انتخاب Shard Key:** انتخاب یک Shard Key مناسب برای بهینه‌سازی عملکرد و توزیع یکنواخت داده‌ها بسیار مهم است.

**چه زمانی از Sharding استفاده کنیم؟**

Sharding معمولاً زمانی