غول‌های فناوری و سرویس‌های بزرگ با چه زبان‌ برنامه نویسی ساخته شده‌اند؟

انتخاب زبان‌ برنامه نویسی برای معماری زیرساخت‌های غول‌های فناوری، هرگز اتفاقی یا بر اساس سلیقه شخصی نیست. این انتخاب‌ها کاملا بر اساس نیازهای فنیِ مقیاس‌پذیری، مدیریت ترافیک سنگین، امنیت و سرعت پردازش شکل می‌گیرند. در این مقاله به بررسی عمیق زبان‌های برنامه‌نویسی مورد استفاده در زیرساخت سرویس‌های بزرگ جهان و دلایل این تصمیمات فنی می‌پردازیم.

پشت پرده سرویس‌های بزرگ؛ غول‌های فناوری از چه زبان‌هایی استفاده می‌کنند؟

شرکت‌های بزرگ فناوری معمولا از معماری ریزسرویس یا همان Microservices استفاده می‌کنند؛ به این معنی که کل سامانه آن‌ها از صدها سرویس کوچک‌تر و مستقل تشکیل شده است. هر کدام از این سرویس‌ها ممکن است با زبان متفاوتی توسعه داده شوند تا بهترین بازدهی ممکن را ارائه دهند.

پایتون و جاوا؛ موتورهای محرک نتفلیکس

نتفلیکس به عنوان بزرگ‌ترین پلتفرم استریم ویدیو در جهان، پردازش حجم عظیمی از داده‌ها و درخواست‌های هم‌زمان را بر عهده دارد. معماری زیرساخت نتفلیکس عمدتا بر پایه دو زبان پایتون و جاوا استوار شده است تا توانایی بالایی در هندل کردن ترافیک سنگین داشته باشد.

• Python: پایتون در نتفلیکس نقش کلیدی در پردازش داده‌ها، الگوریتم‌های پیشنهاددهنده فیلم، یادگیری ماشین و امنیت شبکه دارد. لایه‌های مربوط به تحلیل رفتار کاربران و مدیریت زیرساخت‌های ابری نتفلیکس به شدت وابسته به سیستم‌های پایتونی هستند.
• Java: لایه بک‌اند (Backend) اصلی و سرویس‌های با ترافیک بالا در نتفلیکس با جاوا توسعه یافته‌اند. معماری ریزسرویس‌های نتفلیکس برای هندل کردن میلیون‌ها درخواست هم‌زمان در ثانیه، از انعطاف‌پذیری و قدرت جاوا در مدیریت حافظه بهره می‌برد.

جاوا اسکریپت و تایپ اسکریپت؛ ستون فقرات اسپاتیفای و اینستاگرام

در سمت کاربر (Frontend) و حتی بخش‌هایی از سمت سرور، زبان‌های اکوسیستم جاوا اسکریپت حاکم مطلق سرویس‌های مدرن هستند. این زبان‌ها امکان تعامل سریع کاربر با پلتفرم را بدون افت سرعت فراهم می‌کنند.

• JavaScript و TypeScript: اسپاتیفای برای وب‌اپلیکیشن و دسکتاپ خود به طور گسترده از تایپ اسکریپت و ری‌اکت استفاده می‌کند تا رابط کاربری یکپارچه و سریع ارائه دهد. اینستاگرام نیز در بخش فرانت‌اند وب و اپلیکیشن موبایل کاملا متکی بر این اکوسیستم است.
• Python: جالب است بدانید که اینستاگرام یکی از بزرگ‌ترین زیرساخت‌های مبتنی بر فریم‌ورک جنگو (Django) در دنیا را اداره می‌کند و بخش عمده‌ای از منطق بک‌اند آن با پایتون نوشته شده است.

زبان Go و C++؛ انتخاب گوگل و یوتیوب برای پردازش سنگین

گوگل به عنوان غول جستجو و مالک بزرگ‌ترین زیرساخت‌های ابری، به زبان‌هایی نیاز دارد که حداکثر کارایی را از سخت‌افزار استخراج کنند و میزان تاخیر در پاسخ‌دهی را به حداقل ممکن برسانند.

• Go: زبان گو (Go) توسط خود گوگل توسعه یافته تا مشکلات مقیاس‌پذیری و هم‌زمانی (Concurrency) را حل کند. سرویس‌های درونی گوگل، یوتیوب و پلتفرم ابری گوگل برای مدیریت پردازش‌های هم‌زمان بالا از Go استفاده می‌کنند.
• C++: موتور اصلی جستجوی گوگل، سیستم‌های رندرینگ و بخش‌های پردازش ویدیو در یوتیوب که نیاز به کمترین میزان زمان تاخیر دارند، همچنان با C++ توسعه داده می‌شوند تا مستقیما با منابع سخت‌افزاری در ارتباط باشند.

PHP و Hack؛ معماری تغییریافته متا در فیس‌بوک

فیس‌بوک در ابتدای راه کاملا با PHP نوشته شده بود. اما با رشد بی‌سابقه‌ی کاربران، PHP استاندارد دیگر جوابگوی این حجم از ترافیک نبود. مهندسان فیس‌بوک به جای کوچ کامل به یک زبان دیگر، زبان اختصاصی خود یعنی Hack و کامپایلر HipHop را توسعه دادند. امروزه بخش عمده‌ای از بک‌اند فیس‌بوک روی زبان Hack اجرا می‌شود که ساختاری شبیه به PHP دارد اما سرعت و امنیت تایپ بسیار بالاتری را ارائه می‌دهد.

Elixir و Erlang؛ راز پایداری افسانه‌ای واتساپ و دیسکورد

وقتی صحبت از انتقال پیام به میلیون‌ها کاربر هم‌زمان با حداقل مصرف حافظه مطرح می‌شود، زبان‌های مبتنی بر ماشین مجازی BEAM بی‌رقیب هستند و می‌توانند بدون ایجاد تاخیر شبکه، پیام‌ها را جابه‌جا کنند.

• Erlang: واتساپ از همان روزهای نخستین، معماری سرورهای پیام‌رسانی خود را روی ارلنگ پیاده‌سازی کرد. این زبان به سیستم‌ها اجازه می‌دهد میلیون‌ها اتصال هم‌زمان را بدون افت فاحش عملکرد مدیریت کنند.
• Elixir: دیسکورد که پلتفرم اصلی گفتگوهای متنی و صوتی گیمرها و گروه‌های فنی است، بخش اعظم سرویس هوشمند پیام‌رسانی خود را با الیکسیر پیاده‌سازی کرده است تا بتواند میلیون‌ها پیام هم‌زمان در رویدادهای زنده را پردازش کند.

Rust و Python؛ زیرساخت مدرن دراپ‌باکس و ردیت

دراپ‌باکس و ردیت از ابزارهای شناخته‌شده‌ای هستند که مسیر متفاوتی را برای توسعه زیرساخت خود طی کرده‌اند تا میان سرعت اجرا و قابلیت مقیاس‌پذیری توازن ایجاد کنند.

• Rust: دراپ‌باکس سیستم ذخیره‌سازی ابری و نرم‌افزار دسکتاپ خود را که قبلا با پایتون نوشته شده بود، به زبان راست بازنویسی کرد. دلیل این تغییر، مدیریت مستقیم حافظه بدون نیاز به Garbage Collector، امنیت بالای نخ‌ها (Threads) و سرعت اجرای خیره‌کننده راست بود.
• Python: ردیت به عنوان محبوب‌ترین انجمن آنلاین دنیا، بخش عمده‌ای از معماری بک‌اند و مدیریت درخواست‌های انجمن‌ها را با استفاده از پایتون توسعه داده و پایدار نگه‌داشته است.

PHP و Node.js؛ انتخاب‌های هوشمندانه برای وب‌سایت‌ها و اپلیکیشن‌ها

برای پروژه‌های وب و اپلیکیشن‌های کاربردی، انتخاب زبان‌ برنامه نویسی بستگی مستقیم به نوع خروجی و معماری پروژه دارد. PHP همچنان سهم بزرگی از وب را به عنوان یک زبان مفسری قدرت‌مند در اختیار دارد و برای راه‌اندازی سریع و پایداری سیستم‌های مدیریت محتوا بی‌رقیب است. در مقابل، Node.js به عنوان یک محیط اجرای جاوا اسکریپت در سمت سرور، امکان توسعه سیستم‌های Real-time با سرعت پردازش بالا را فراهم می‌کند.

معیارهای فنی غول‌های فناوری در انتخاب زبان

توسعه زیرساخت در مقیاس جهانی، نیازمند ارزیابی دقیق مشخصات فنی و الزامات سخت‌افزاری است. غول‌های فناوری پیش از انتخاب یا مهاجرت به یک زبان جدید، معیارهای زیر را مد نظر قرار می‌دهند تا زیرساخت ابری آن‌ها با کمترین هزینه بیشترین بازدهی را داشته باشد:

• مدیریت منابع سخت‌افزاری: زبان‌هایی مانند C++ و Rust بدون نیاز به فرایندهای سنگین مدیریت حافظه، حداکثر بازدهی را از پردازنده و رم دریافت می‌کنند و هزینه زیرساخت‌های ابری را به شدت کاهش می‌دهند.
• قابلیت مقیاس‌پذیری افقی: زبان‌هایی نظیر Go و Elixir برای کارکرد موازی طراحی شده‌اند و امکان پردازش میلیون‌ها درخواست هم‌زمان روی چندین سرور مجزا را به‌راحتی فراهم می‌کنند.
• سرعت توسعه در برابر سرعت اجرا: زبان‌های مفسری مانند پایتون سرعت توسعه بسیار بالایی دارند و برای پیاده‌سازی سریع ویژگی‌های جدید مناسب هستند، اما در بخش‌های حیاتی و پرمصرف، جای خود را به زبان‌های کامپایلی می‌دهند.

نگاهی کلان به آینده زبان‌های برنامه‌نویسی در زیرساخت سرویس‌های ابری

بررسی روند توسعه در غول‌های فناوری نشان می‌دهد که دوران اتکا به یک زبان‌ برنامه نویسی واحد برای تمام بخش‌های یک سامانه به پایان رسیده است. امروزه معماری نرم‌افزار به سمتی حرکت کرده که در آن انتخاب تکنولوژی بر اساس «مسئله فنی هر بخش» انجام می‌شود. برای مثال، نتفلیکس یا گوگل هرگز کل زیرساخت خود را با یک زبان ننوشته‌اند؛ بلکه لایه‌ای که نیاز به ارتباط مستقیم با سخت‌افزار دارد با C++ یا Go پیاده‌سازی می‌شود، بخش هوش مصنوعی و پردازش داده‌ها به پایتون سپرده می‌شود و لایه‌های کاربردی فرانت‌اند با تایپ اسکریپت شکل می‌گیرند.

این رویکرد ترکیبی، اگرچه پیچیدگی‌های نگهداری زیرساخت و مدیریت سرورها را افزایش می‌دهد، اما دو مزیت کلیدی را برای این سرویس‌ها به همراه دارد. نخست، کاهش چشمگیر هزینه‌های سخت‌افزاری به دلیل بهینه‌سازی منابع سرور؛ و دوم، عدم وابستگی کامل پلتفرم به یک اکوسیستم خاص. به این ترتیب، چنانچه زبانی در سناریوهای پرمصرف دچار افت سرعت یا محدودیت‌های معماری شود، مهندسان می‌توانند آن ریزسرویس را بدون دست زدن به کل سامانه، به زبانی مدرن‌تر مانند Rust یا Go بازنویسی کنند.

در نهایت، موفقیت یک سرویس بزرگ تجاری وابسته به نام زبان‌ برنامه نویسی نیست، بلکه حاصل انتخاب درست ابزار متناسب با چالش فنی همان بخش است. شناخت نحوه تعامل این زبان‌ها در کنار زیرساخت‌های ابری پایدار، همان کلیدی است که ایده‌های وب را به سامانه‌هایی با مقیاس میلیاردی تبدیل می‌کند.