تفاوت پروتکل stateful و stateless در توسعه نرم افزار
تفاوت پروتکل stateful و stateless در توسعه نرم افزار
یکی از اصطلاحاتی که در حوزه شبکه ممکن است شنیده باشید، “پرتکل شبکه” است. پروتکل شبکه قوانینی است که بر نحوه قالب‌بندی، ارسال و دریافت داده‌ها توسط دستگاه‌های شبکه کامپیوتری، از سرورها و روترها تا نقاط پایانی، بدون توجه به زیرساخت‌ها، طرح‌ها یا استانداردهای آنها، نظارت می‌کند. پروتکل شبکه را می‌توان به دو نوع کلی Stateful و Stateless دسته بندی کرد.
پروتکل Stateful چیست؟
برای درک بهتر تفاوت Stateless و Stateful باید با مفهوم Stateful آشنا باشیم. با یک مثال شروع کنیم. یک تماس تلفنی را در نظر بگیرید. برای اینکه بتوانید با کسی تماس برقرار کنید، ابتدا درخواست تماس خود را به مرکز مخابرات ارسال میکنید. درخواست شما از مرکز مخابرات دریافت و تایید می‌شود. سپس به مخاطب شما ارسال می‌شود. اگر مخاطب جواب بدهد، شما می‌توانید تماس خود را برقرار کنید و این ارتباط تا زمانیکه شما تماس را قطع نکنید حفظ می‌شود. اگر پاسخی از مخاطب دریافت نکنید، نمی‌توانید تماس را برقرار کنید و باید درخواست خود را دوباره تکرار کنید.
به بیان ساده تر، وارد شدن به مرحله بعد در صورت تایید و انجام مرحله قبل است. یعنی اگر مخاطب پاسخ دهد می‌توانید تماس را برقرار کنید. با این حال، ویژگی اصلی Stateful این است که تمامی مراحل به ترتیب تایید و انجام شوند. که از بارزترین تفاوت Stateless و Stateful است. حال این مرحله اعتبار سنجی باشد یا درخواست کاربر برای کسب اطلاعات.
پروتکل‌های Stateful معمولا شامل اعمالی می‌شوند که از آنها دائم استفاده می‌شود، مانند تراکنش‌های بانکی یا ارسال ایمیل.
انجام Stateful ها به این بستگی دارد که مرحله قبلی به طور کامل انجام شده باشد و اطلاعات آن ذخیره شود و از آن اطلاعات در تکمیل مرحله بعد استفاده شود. در واقع هر مرحله اثر خود را بر مرحله بعد می‌گذارد. بعنوان مثال می‌توان به انتقال فایل FTP (File Transfer Protocol) اشاره کرد. وقتی شما فایل خود را از نقطه‌ای به نقطه دیگر منتقل میکنید، باید ارتباط خود را تا آخر انجام انتقال حفظ کنید تا این کار به صورت کامل و درست انجام شود.
مزایای Stateful
- پروتکل‌های Stateful در تمامی مراحل اطلاعات را ردیابی می‌کنند و به دلیل همین نظارتی که دارد، عملکرد بهتری ارائه می‌دهند.
- استفاده از پروتکل‌های Stateful بسیار راحت تر است. زیرا اطلاعات مرحله قبل ذخیره می‌شود و شما می‌توانید ادامه مراحل را طی کنید.
معایب Stateful
- با توجه به اینکه اطلاعات هر مرحله باید ذخیره شود، این پروتکل‌ها به حافظه نیاز دارند.
- در صورتیکه اطلاعات هر مرحله به خوبی ذخیره نشود، عملکرد خوبی از خود نشان نمی‌دهد. برای عملکرد خود نیاز به مراقبت و برقراری ارتباط مستمر دارد.
- این پروتکل‌ها تا حد زیادی به اطلاعات از سمت سرور وابسته هستند. چون در هر مرحله به اطلاعات مرحله قبل نیز نیاز هست، هنگام انجام آنها باید دسترسی کامل به اطلاعات تمام سرورها امکان پذیر باشد.
- این پروتکل‌ها معمولا نیاز به بک آپ دارند.
- از آنجاییکه اطلاعات مرحله قبل ذخیره شده می‌ماند، ممکن است امنیت بالایی نداشته باشند.
پروتکل Stateless چیست؟
آشنایی با مفهوم stateless نیز برای درک تفاوت Stateless و Stateful نیز ضروری است. با یک مثال شروع می‌کنیم. ارسال پیامک را در نظر بگیرید. برای این کار کافیست گوشی همراه خود را بردارید و پیام خود را ارسال کنید.تمام! دیگر نیازی به در دسترس بودن مخاطب یا دریافت تاییدیه از آن نیست. فرآیند ارسال پیامک به صورت مستقل انجام و تمام می‌شود. در این حالت با اینکه پیام شما ارسال شده، ولی مشخص نیست که ارتباط بین شما و مخاطب برقرار شده‌باشد یا نه. ممکن است در دسترس نباشد و در آن لحظه نتواند پیام شما را دریافت کند. با این حال، کار شما انجام شده و پیامتان را ارسال کردید و تایید یا عدم تایید مخاطب تاثیری بر تکمیل کار شما ندارد. پروتکل‌های stateless نیز همینطور کار می‌کنند.
در پروتکل stateless نیاز نیست که گیرنده ارتباط خود را با مرحله قبل حفظ کند. فرستنده درخواست خود را ارسال می‌کند و هر درخواست بدون نیاز به مرحله قبلی می‌تواند تفسیر شود. بعنوان مثال می‌توان به HTTP (HyperText Transfer Protocol) اشاره کرد، چرا که هر درخواست به طور کاملا مستقل از مراحل قبل اجرا می‌شود و هنگامی که ارسال پیام تمام شود، ارتباط بین مرورگر و سرور نیز قطع می‌شود.
- با توجه به اینکه هیچکدام از مراحل حفظ نمی‌شوند و برای انجامشان به مرحله قبل نیاز نیست، بازیابی (recovery) از برخی مشکلات جزئی آسان است.
- با توجه به اینکه نیاز نیست سرور اطلاعات هر مرحله را برای مرحله بعد ذخیره کند، توانایی پاسخ سیستم به درخواست‌های متعددی که می‌شود بیشتر است و افزایش تعداد سرورها بسیار راحت تر و ساده تر است.
- به دلیل اینکه نیاز ندارد اطلاعات مراحل قبل را حفظ کند، از تعداد کمی از سرورها به صورت همزمان استفاده می‌کند.
- در پروتکل‌های stateless هر فرآیند و مرحله‌ای به صورت کاملا مجزا و مستقل از ارتباطات قبل و بعد خود است.
معایب stateless
- با توجه به اینکه اطلاعات هیچ یک از مراحل قابلیت ذخیره سازی و استفاده مجدد را ندارند، در برخی از فرآیندها که نیاز به وارد کردن مکرر اطلاعات تکراری داریم باعث ضعیف شدن عملکرد شبکه می‌شود.
- به طور کلی به دلیل اینکه اطلاعات یک کاربر را ذخیره نمی‌کنند، بعنوان پروتکل‌های ضعیف شناخته می‌شوند.
تفاوت های اصلی پروتکل Stateless و Stateful
حال که تا حدی با مشخصات این دو آشنا شدیم، بهتر است در مورد تفاوت Stateless و Stateful نیز صحبت کنیم. مهم ترین و بزرگترین تفاوت Stateless و Stateful این است که در Stateless هیچ اطلاعاتی ذخیره نمی‌شود. در نتیجه، نیازی نیست که سرور اطلاعات و جزئیات هر مرحله را ذخیره کند. حیاتی‌ترین ویژگی در اپلیکیشن های Stateful توانایی حفظ و ذخیره سازی اطلاعات است، در حالیکه در stateless ها عمر اطلاعات بسیار کوتاه است و نیاز به دسترسی دائمی ندارند.
برای درک بهتر تفاوت Stateless و Stateful می توانید به جدول زیر مراجعه کنید.
| Stateless | Stateful |
| نیاز نیست سرور اطلاعات هر مرحله را ذخیره کند | ذخیره سازی هر مرحله بسیار مهم و حیاتی است |
| کاربر درخواست خود را به سرور ارسال می‌کند و پاسخ سرور برای تایید انجام آن مرحله نیاز نیست
|
کاربر درخواست خود را ارسال می‌کند و در صورتیکه به آن پاسخ داده نشود، درخواست خود را دوباره ارسال می‌کند تا بتواند وارد مرحله بعد شود |
| طراحی سرور بسیار ساده است | از جمله تفاوت Stateless و Stateful می‌توان گفت با توجه به اینکه نیاز هست اطلاعات ذخیره شوند، طراحی سرور بسیار پیچیده است. |
| به سروری برای ذخیره سازی داده‌ها نیاز ندارد | برای ذخیره داده‌های هر مرحله نیاز به سرور دارد |
| سرور و کاربر درگیری زیادی ندارند، زیرا برای تکمیل فرایند نیازی به حفظ ارتباط ندارند | با توجه به اینکه تکمیل هر مرحله به مراحل قبل وابسته است، سرور و کاربر در ارتباط کامل هستند |
| مدیریت تراکنش‌ها و ارتباطات بسیار سریعتر است | با توجه به اینکه همه مراحل بهم مرتبط هستند، مدیریت تراکنش‌ها و ارتباطات با سرعت کمتری انجام می‌شود |
| طراحی سرور بسیار ساده تر است | طراحی سرور در stateful تا حدودی پیجیده است |
| هنگامی که آسیبی به آن وارد شود، بازیابی هر مرحله بسیار راحت‌تر است. زیرا همه مراحل مستقل از هم هستند و نیازی به مراحل قبل ندارند. در نتیجه خیلی راحت‌تر می‌توانند به عملکرد خود ادامه دهند. | در صورت بروز مشکل و وارد شدن آسیب، بازیابی هر مرحله بسیار سخت است. زیرا برگشت به آن نیاز به دسترسی به اطلاعات مراحل قبل دارد. در نتیجه ادامه هر مرحله بعد از وارد شدن آسیب، راحت نیست و گاها غیرممکن است. |
| همه درخواست‌ها به صورت مستقل ارسال می‌شوند و وابستگی به سرور ندارند | درخواست‌ها وابسته به سرور هستند و اطلاعات سرورها باید در دسترس باشند |
| توانایی پاسخ به درخواست‌های سرور بسیار ساده است | به دلیل طراحی پیچیده‌ای که دارد، پاسخ به سرور سخت تر است |
| کد نویسی ساده‌تری دارد | با توجه به اینکه یکی از ویژگی‌های برجسته آن ذخیره اطلاعات است، کدنویسی برای آن سخت تر است |
امیدواریم این مطلب به درک تفاوت Stateless و Stateful کمک کرده باشد.
Stateful vs Stateless: Full Difference
| Characteristics | Stateful | Stateless |
|---|---|---|
| Definition | Stateful Protocols require the server to save the state of a process. | Stateless Protocols do not need the server to save the state of a process. |
| Response mechanism | Stateful expects a response and if no answer is received, the request is resent. | In stateless, the client sends a request to a server, which the server responds to based on the state of the request. |
| Design complexity | This makes the design heavy and complex since data needs to be stored. | Server design is simplified in this case. |
| Requirement of Server | The server is required to store and save status information and details of sessions. | No server is needed for data storage. |
| Dependency | Server and Client are tightly coupled, as in extremely interdependent on each other. | Server and Client are more independent and hence, loosely coupled. |
| Transaction Handling | Transaction handling is relatively slow in the stateful protocol. | This is relatively faster in the stateless protocol. |
| Implementation | They are logically heavy to implement. | They are easy to implement. |
| Functioning after a crash | Since stateful protocols need to store data regarding the sessions, once the crash occurs, all the stored data is lost. Hence, it doesn’t work very well after a crash occurs. | In the event of a crash, stateless protocols work better because there doesn’t exist a state that needs to be restored. A server that failed during the crash can simply be restarted. |
| Design | The server design is complex to implement. | The server design is simpler to implement. |
| Working State | They react only by the current state of a transaction or request. | They act independently by taking the previous or next request into consideration. |
| Requests | Requests are always dependent on the server-side. | Requests are self-contained and not dependent on the server side. |
| Userbase | These are a thing of the past, and the dynamic user base is very less. | These are the future because more and more industries are moving towards statelessness. |
| Servers Specifications | The same server must be utilized to process every request. | Different servers can be used to process different information at a time. |
| Scaling Architecture | Scaling architecture is difficult and complex. | It is relatively easier to scale architecture. |
| Programming | It is difficult to code as one of the salient features here is data storage. | It is much easier to code. |
| Examples | Telnet, FTP (File Transfer Protocol), etc. | HTTP, UDP (User Datagram Protocol), DNS (Domain Name System), etc. |
