خداحافظی با کپی‌های اضافی؛ معماری Zero Copy چگونه بازی داده‌ها را عوض می‌کند؟

آخرین باری که اسباب‌کشی کردید را به خاطر دارید؟ احتمالاً مجبور شدید حجم زیادی از وسایل را بسته‌بندی و با کامیون جابه‌جا کنید و آن‌ها را دوباره در مقصد بچینید؛ به این امید که سالم به مقصد برسند. حالا تصور کنید اگر وسایل خانه می‌توانستند بدون جابه‌جایی فیزیکی، مستقیماً و بدون آسیب به مکان جدید «منتقل» شوند. شاید چنین چیزی هنوز در دنیای واقعی ممکن نباشد، اما در دنیای داده‌ها، معماری Zero Copy دقیقاً چنین کاری را انجام می‌دهد.

معماری Zero Copy این امکان را فراهم می‌کند که داده‌ها میان دو یا چند مخزن اطلاعاتی، بدون کپی‌برداری یا انتقال فیزیکی، به اشتراک گذاشته شوند. این موضوع برای شرکت‌هایی که داده‌های خود را در انبارهای داده ابری (Cloud Data Warehouse) مانند Snowflake یا Google BigQuery ذخیره می‌کنند، اهمیت زیادی دارد. بسیاری از سازمان‌ها به‌دلیل نگرانی درباره تکثیر داده‌ها، تمایل چندانی به استفاده از پلتفرم داده مشتری (CDP) ندارند. اما با استفاده از معماری Zero Copy، می‌توان از مزایایی مانند یکپارچه‌سازی داده‌ها، مدیریت هویت، تحلیل داخلی و فعال‌سازی داده بهره برد؛ بدون اینکه نیازی به جابه‌جایی فیزیکی داده‌ها وجود داشته باشد.

در ادامه، بیشتر با معماری Zero Copy، نحوه پیاده‌سازی، تفاوت آن با روش‌های سنتی انتقال داده و مزایای آن در زیرساخت‌های مدرن آشنا می‌شویم.

معماری Zero Copy چیست؟

معماری Zero Copy رویکردی برای انتقال داده است که در آن، داده‌ها بدون نیاز به کپی شدن بین بخش‌های مختلف سیستم جابه‌جا می‌شوند. در این روش، پردازنده (CPU) مجبور نیست داده را از یک ناحیه حافظه به ناحیه‌ای دیگر منتقل کند. در عوض، داده در همان محل اولیه باقی می‌ماند و فقط ارجاع‌ها (References) یا اشاره‌گرها (Pointers) میان بخش‌های مختلف سیستم مبادله می‌شوند.

این رویکرد باعث کاهش درگیری CPU، مصرف کمتر پهنای باند حافظه و افزایش چشمگیر عملکرد سیستم می‌شود. به همین دلیل، معماری Zero Copy در اپلیکیشن‌های شبکه‌محور، سیستم‌های فایل و خطوط پردازش داده که انتقال حجم بالایی از اطلاعات در آن‌ها رایج است، اهمیت ویژه‌ای پیدا کرده است.

چالش‌های روش‌های سنتی در در جابه‌جایی و تکثیر داده‌ها

در روش‌های سنتی انتقال داده، اطلاعات معمولاً قبل از رسیدن به مقصد نهایی، چندین بار بین بخش‌های مختلف سیستم جابه‌جا و کپی می‌شوند. برای مثال، زمانی که داده‌ای قرار است از دیسک به رابط شبکه منتقل شود، معمولاً این مسیر را طی می‌کند:

۱. خواندن داده از دیسک

ابتدا داده از روی دیسک خوانده شده و وارد یک فضای موقت در هسته سیستم‌عامل (Kernel Buffer) می‌شود.

۲. انتقال به فضای کاربر

سپس هسته سیستم‌عامل، داده را از فضای موقت هسته به فضای حافظه برنامه یا کاربر منتقل می‌کند.

۳. بازگشت دوباره به هسته سیستم‌عامل

پیش از ارسال داده از طریق شبکه، اطلاعات دوباره از فضای کاربر به فضای موقت هسته سیستم‌عامل کپی می‌شوند.

۴. ارسال از طریق شبکه

در نهایت، داده‌ها به رابط شبکه منتقل شده و ارسال می‌شوند.

هر یک از این مراحل شامل کپی‌برداری از داده‌هاست؛ فرایندی که باعث مصرف توان پردازشی CPU و پهنای باند حافظه می‌شود. با افزایش حجم داده‌ها، این هزینه‌های پردازشی می‌توانند به‌شدت افزایش پیدا کنند و به مانعی جدی برای عملکرد سیستم تبدیل شوند.

معماری Zero Copy چگونه کار می‌کند؟

با استفاده از معماری Zero Copy، یک پلتفرم متمرکز می‌تواند بدون جابه‌جایی یا کپی‌کردن داده‌ها، به سایر مخازن داده (Data Sources) متصل شود. در ادامه، مراحل ایجاد این مسیرها را برای اشتراک‌گذاری داده بررسی می‌کنیم.

• مراحل فدراسیون داده

فدراسیون داده‌ها (Data Federation) فرایند انتقال منطقی داده‌ها از پلتفرم‌های داده خارجی به مخزن مرکزی است. پس از انجام فدراسیون، می‌توانید همه داده‌ها را در یک محل تحلیل کنید. برای شروع، باید اتصال به پلتفرم‌های داده خارجی را ایجاد کرده و جریان‌های داده (Data Streams) را تعریف کنید.

۱. ایجاد اتصال‌ها

شروع استفاده از معماری Zero Copy مستلزم راه‌اندازی یکپارچه‌سازی‌های خارجی (External Integrations) است. برای ایجاد این یکپارچه‌سازی‌ها، باید به سیستم یا سیستم‌های خارجی موردنظر دسترسی داشته باشید.

۲. ایجاد جریان‌های داده

جریان‌های داده، جریان‌های پیوسته‌ای از داده‌های تقریباً لحظه‌ای (Near Real-time) هستند که از پلتفرم‌های داده خارجی به پلتفرم یکپارچه‌سازی منتقل می‌شوند.

هنگام انتخاب منبع داده، می‌توانید به منبع داده مشخص خود متصل شوید و پایگاه‌های داده (Databases) و شِماهای (Schemas) موردنظر را شناسایی کنید. همچنین در این فرایند می‌توانید تعیین کنید که دقیقاً کدام فیلدهای داده وارد سیستم داخلی شوند.

برای مثال، یک مجموعه هتل می‌تواند داده‌های مهمانان را وارد سیستم کرده و از آن‌ها برای ارائه پیشنهادهایی استفاده کند که وفاداری مشتریان را افزایش می‌دهد.

۳. تعریف جریان‌های داده  

پس از انتخاب آبجکت‌های خارجی (External Objects)، باید مشخص کنید که می‌خواهید روی جریان داده خود، کوئری زنده (Live Query) اجرا کنید یا داده‌ها را در حافظه موقت (Cache) نگه دارید.

در حالت Live Query، هر بار که پرس‌وجو انجام می‌شود، جدیدترین اطلاعات دریافت خواهد شد که می‌تواند هزینه‌های ذخیره‌سازی را کاهش دهد. در مقابل، هنگام استفاده از Cache، تنها رکوردهای جدید یا تغییر یافته وارد سیستم می‌شوند. این روش برای مجموعه‌داده‌هایی مناسب است که دفعات زیادی مورد استفاده قرار می‌گیرند اما تغییرات کمی دارند.

• مراحل اشتراک‌گذاری داده‌ها

اشتراک‌گذاری داده(Data Sharing)  به شما اجازه می‌دهد داده‌های موجود در مخزن مرکزی را با پلتفرم‌های داده خارجی به اشتراک بگذارید. به این ترتیب، می‌توانید داده‌های داخلی را در سیستم‌های خارجی مشاهده کنید؛ جایی که داده‌ها به‌صورت بومی (Native) در قالب جدول یا نمایه (View) نمایش داده می‌شوند.

در این معماری  شما می‌توانید علاوه‌بر داده‌های مخزن مرکزی، بینش‌ها و تحلیل‌های تولیدشده روی آن داده‌ها را نیز به اشتراک بگذارید. در ادامه، مراحل اشتراک‌گذاری داده را در معماری Zero Copy بررسی می‌کنیم:

۱. ایجاد اشتراک داده و افزودن آبجکت‌ها به آن

پیش از اشتراک‌گذاری داده‌ها، باید مشخص کنید چه داده‌ها یا آبجکت‌هایی قرار است از مخزن داده مرکزی خارج شوند. برای مثال، ممکن است تصمیم بگیرید داده‌های مربوط به رزرو و ثبت اتاق هتل را با Snowflake به اشتراک بگذارید تا شرکای خارجی بتوانند به آن دسترسی داشته باشند.

۲. ایجاد مقصد اشتراک‌گذاری داده

در این مرحله باید مقصدی را تعریف کنید که قرار است داده‌ها از مخزن مرکزی به آن ارسال شوند. اگر بخواهید داده‌ها را با چند منبع مختلف به اشتراک بگذارید، معمولاً باید چند مقصد اشتراک‌گذاری مجزا ایجاد کنید.

۳. اتصال اشتراک داده به مقصد اشتراک‌گذاری

پس از ایجاد اشتراک داده و مقصد اشتراک‌گذاری، باید این دو را به یکدیگر متصل کنید. این اتصال به شما اجازه می‌دهد یک پایگاه داده یا جدول مجازی ایجاد کنید که همه اطلاعات میان مخزن مرکزی و در این مثال Snowflake  به اشتراک گذاشته شود.

۴. دسترسی به داده در سیستم خارجی

پس از اتصال داده‌ها به سیستم خارجی، می‌توانید مستقیماً از همان محیط به داده‌ها دسترسی داشته باشید.

مزایای معماری Zero Copy

معماری Zero Copy می‌تواند مزایای مهمی نسبت به روش‌های سنتی در اختیار سازمان‌ها قرار دهد.

• حفظ حاکمیت داده و امنیت اطلاعات

حاکمیت داده (Data Governance) در معماری Zero Copy باعث ساده‌تر شدن فرایندها می‌شود و ریسک ناهماهنگی داده‌ها میان چندین منبع را کاهش می‌دهد؛ موضوعی که به حفظ یکپارچگی داده‌های منبع کمک می‌کند. این فرایند ساده‌تر، حفظ امنیت داده‌ها و کاهش دسترسی‌های غیرمجاز را نیز آسان‌تر می‌کند.

بیشتر بخوانید:

از بومی‌سازی داده تا حاکمیت داده؛ راهنمای جامع کسب‌وکارها برای انطباق در فضای ابری

• کاهش هزینه‌های ذخیره‌سازی

معماری Zero Copy با جلوگیری از تکرار و کپی‌شدن داده‌ها، هزینه‌های ذخیره‌سازی را کاهش می‌دهد.

در این روش، بدون نیاز به سرمایه‌گذاری اضافی برای فضای ذخیره‌سازی، می‌توانید تقریباً به‌صورت لحظه‌ای به داده‌ها در محل اصلی ذخیره‌سازی آن‌ها دسترسی داشته باشید.

• دسترسی به داده بدون کپی‌برداری

معماری Zero Copy امکان دسترسی به داده‌ها را از منابع و مخازن متنوع بدون نیاز به تبدیل، تکرار یا کپی‌کردن داده فراهم می‌کند. روش‌های سنتی انتقال داده معمولاً به چرخه‌های انتقال و پالایش داده ETL (استخراج، تبدیل و بارگذاری داده) وابسته هستند؛ فرایندهایی که هم نگهداری آن‌ها دشوار است و هم هزینه‌بر.

یکپارچه‌سازی Zero Copy به تیم‌ها اجازه می‌دهد تقریباً به‌صورت لحظه‌ای به داده‌ها، در همان محلی که قرار دارند، دسترسی داشته باشند.

• به‌روزرسانی داده‌ها به‌صورت لحظه‌ای یا نزدیک به لحظه

از آنجایی که در معماری Zero Copy می‌توان تقریباً به‌صورت لحظه‌ای به داده‌ها دسترسی داشت، هر تغییری که در منبع اصلی داده ایجاد شود، بلافاصله قابل مشاهده خواهد بود. در روش‌های مبتنی بر کپی یا تکرار داده، نسخه‌های متعددی از داده ایجاد می‌شود و اگر یکی از آن‌ها تغییر کند، سایر نسخه‌ها نیز باید جداگانه به‌روزرسانی شوند. یکپارچه‌سازی Zero Copy این مانع را از بین می‌برد.

• اشتراک‌گذاری بینش‌ها بدون کپی‌برداری از داده

یکپارچه‌سازی Zero Copy به شما اجازه می‌دهد بینش‌ها و تحلیل‌های به‌دست‌آمده از دریاچه داده (Data Lake) یا دیتا لیک‌هاوس (Lakehouse) خود را با سیستم‌های دیگر به اشتراک بگذارید.

برای مثال، اگر از پلتفرم متمرکز خود برای تحلیل رفتار مشتری استفاده می‌کنید، می‌توانید نتایج تحلیل را با سایر پلتفرم‌های متصل به اشتراک بگذارید. مخزن متمرکز داده این امکان را فراهم می‌کند که تیم‌ها بدون نیاز به کپی یا تکرار داده، فوراً به این یافته‌ها دسترسی داشته باشند.

بیشتر بخوانید:

تحلیل رفتار مصرف‌کننده با یادگیری ماشین

• سازگاری با هوش مصنوعی عامل

هوش مصنوعی عامل (Agentic AI) به‌سرعت در حال تبدیل شدن به بخش مهمی از محیط‌های کاری دیجیتال است و داده، سوخت اصلی آن محسوب می‌شود. در معماری Zero Copy می‌توان انواع مختلف داده را یکپارچه کرد، از جمله:

• داده‌های ساختاریافته (Structured Data) مانند آدرس‌ها یا سهمیه‌های فروش
• داده‌های بدون ساختار (Unstructured Data) مانند فایل‌هایPDF، مکالمات تماس، ویدئوها و ایمیل‌ها
• داده‌های نیمه‌ساختاریافته (Semi-structured Data) مانند JSON و XML

این داده‌های یکپارچه، بستری مناسب را برای عملکرد هوش مصنوعی مولد (Generative AI) و هوش مصنوعی عامل فراهم می‌کنند تا بتوانند اقدام‌های هوشمند انجام دهند و بینش‌های ارزشمندی را برای بهبود عملکرد سازمان ارائه دهند.

بیشتر بخوانید:

هوش مصنوعی عامل در مخابرات؛ نسل جدید مدیریت هوشمند شبکه‌ها

مقایسه معماری Zero Copy با روش‌های سنتی انتقال داده

انتقال داده از یک محل ذخیره‌سازی به محل دیگر، فرایندی رایج است. این فرایند معمولاً شامل نوعی تبدیل داده مانند استخراج، تبدیل و بارگذاری (Extract-Transform-Load / ETL) یا استخراج، بارگذاری و تبدیل (Extract-Load-Transform / ELT)  می‌شود.

اما انتقال داده چالش‌های خاص خود را دارد و به همین دلیل برخی سازمان‌ها تمایلی به استفاده از آن ندارند. معماری Zero Copy بخشی از چالش‌های مرتبط با انتقال داده را کاهش می‌دهد و استفاده از سیستم‌های متمرکز مانند پلتفرم‌های داده مشتری (CDP) را ساده‌تر می‌کند.

کاربردهای معماری Zero Copy

یکپارچه‌سازی مبتنی بر معماری Zero Copy می‌تواند در طیف گسترده‌ای از پروژه‌ها و صنایع مورد استفاده قرار بگیرد. در ادامه، چند نمونه از کاربردهای آن را بررسی می‌کنیم.

• مدیریت موجودی و انبار

اگر در یک شرکت تولیدی، فروشگاه آنلاین یا مجموعه خرده‌فروشی فعالیت می‌کنید، می‌توانید با استفاده از معماری Zero Copy داده‌های زنجیره تأمین و موجودی انبار را در یک محل متمرکز ادغام کنید. این کار به شما کمک می‌کند تغییرات سطح موجودی یا فرایندهای تولید را ردیابی کرده و درباره زمان تحویل و هزینه‌های عملیاتی تصمیم‌گیری دقیق‌تری داشته باشید.

بیشتر بخوانید:

زنجیره تأمین تحت فرمان داده‌ها؛ نقش کلان‌داده در لجستیک

5 مزیت اصلی تصمیم‌گیری مبتنی‌بر داده برای کسب‌وکارها

• کمپین‌های بازاریابی

تجمیع داده‌های مشتریان از وب‌سایت، اپلیکیشن موبایل، فروشگاه‌های فیزیکی و سایر کانال‌ها در یک محل متمرکز، به ایجاد بینش‌های دقیق‌تر و ساخت پروفایل یکپارچه مشتری کمک می‌کند. داده‌های متمرکز در یک پلتفرم داده مشتری (CDP) می‌توانند به تیم‌های بازاریابی کمک کنند کمپین‌های موثرتری را برای دستیابی به مخاطبان هدف طراحی کنند.

بیشتر بخوانید:

چگونه میکرومومنت‌ها در بازاریابی دیجیتال تحول ایجاد می‌کنند؟

تجربه مشتری مبتنی بر هوش مصنوعی؛ پلی به رضایت و وفاداری مشتری!

• تشخیص تقلب و فعالیت‌های مشکوک

یکپارچه‌سازی Zero Copy می‌تواند به شناسایی فعالیت‌های مشکوک احتمالی کمک کند. برای مثال، اگر در یک موسسه مالی فعالیت می‌کنید، می‌توانید تراکنش‌های مالی را از سیستم‌های مختلف در یک محیط واحد تجمیع و تحلیل کنید. این کار به شناسایی الگوها و فعالیت‌های احتمالی تقلب کمک می‌کند.

بیشتر بخوانید:

پایان کلاهبرداری‌های مالی به کمک تشخیص تقلب با یادگیری ماشین

• تجمیع داده‌های حوزه بهداشت و درمان

سازمان‌های حوزه بهداشت و درمان می‌توانند با فراهم‌کردن دسترسی تیم‌های درمانی به داده‌های بیماران از پرونده‌های الکترونیکی سلامت (EHR)، سیستم‌های آزمایشگاهی و دستگاه‌های پوشیدنی، پروفایل کامل‌تری از بیماران را ایجاد کنند.

بیشتر بخوانید:

فناوری5G   در بهداشت و درمان؛ آغاز جراحی‌های رباتیک و درمان‌های هوشمند!

تحول دیجیتال در بهداشت و درمان با فناوری‌های روز دنیا

کلام آخر

معماری Zero Copy یکی از رویکردهای قدرتمند برای بهینه‌سازی انتقال داده در سیستم‌های پردازشی مدرن محسوب می‌شود. این معماری با کاهش وابستگی به CPU در فرایند جابه‌جایی داده‌ها، نه‌تنها عملکرد سیستم را بهبود می‌دهد، بلکه مقیاس‌پذیری اپلیکیشن‌ها را نیز افزایش می‌دهد.

بهره‌گیری از معماری‌های مدرن داده مانند معماری Zero Copy، نیازمند زیرساخت ارتباطی پایدار، امن و پرسرعت است؛ زیرساختی که بتواند تبادل و پردازش حجم بالای داده را با کمترین تأخیر ممکن پشتیبانی کند. راهکارهای سازمانی ایرانسل نیز با ارائه سرویس‌هایی مانند اینترنت5G  سازمانی، سرویس‌های VPN سازمانی و زیرساخت‌ ابری، بستری مناسب برای اتصال پایدار میان سامانه‌ها و پلتفرم‌های داده فراهم می‌کنند تا سازمان‌ها بتوانند مسیر تحول دیجیتال و توسعه زیرساخت‌های داده‌محور را با آمادگی بیشتری دنبال کنند. برای دریافت مشاوره تخصصی درخصوص این راهکارها می‌توانید با کارشناسان ما از طریق ایمیل EB@mtnirancell.ir  در ارتباط باشید یا از خطوط ایرانسلی خود کد دستوری #۳* را شماره‌گیری کنید.

منبع:

https://www.salesforce.com/ap/data/zero-copy-partner-network/guide/

https://www.linkedin.com/pulse/understanding-zero-copy-architecture-boosting-modern-systems-shukla-ito6f