مقدمه مفهومی درباره واژه نشان بر (Semaphore) یک متغیر هماهنگی در برنامه نویسی همزمان است که توسط Edsger Dijkstra در سال 1965 معرفی شد. این ساختار داده برای حل مسئله بخش بحرانی و هماهنگی بین فرآیندها یا ریسمان ها طراحی شده است. نشان برها به دو نوع اصلی شمارشی (Counting) و دودویی (Binary) تقسیم می شوند که هر کدام کاربردهای خاص خود را دارند. کاربرد واژه در برنامه نویسی یا زیرشاخه های فناوری اطلاعات در سیستم های عامل، نشان برها برای مدیریت منابع مشترک مانند چاپگرها یا بخش های بحرانی کد استفاده می شوند. در برنامه نویسی شبکه، برای کنترل دسترسی به اتصالات محدود کاربرد دارند. در پایگاه داده ها، مکانیزم های قفل گیری اغلب بر پایه نشان برها پیاده سازی می شوند. در ریزپردازنده های مدرن، دستورات سخت افزاری مشابه نشان بر وجود دارد. مثال های واقعی و کاربردی در زندگی یا پروژه های IT در یک سیستم رزرواسیون آنلاین، نشان برها از رزرو همزمان یک صندلی توسط چند کاربر جلوگیری می کنند. در سرورهای وب، برای محدود کردن تعداد اتصالات همزمان استفاده می شوند. در سیستم های بلادرنگ مانند کنترل ترافیک هوایی، هماهنگی بین فرآیندها با نشان برها انجام می شود. در بازی های چندنفره، برای هماهنگی وضعیت اشیای مشترک بین بازیکنان کاربرد دارد. نقش واژه در توسعه نرم افزار یا معماری سیستم ها در معماری های توزیع شده، نشان برها به صورت توزیع شده پیاده سازی می شوند. در سیستم های ابری، برای مدیریت دسترسی به منابع فیزیکی مشترک استفاده می شوند. در الگوهای طراحی مانند استخر ارتباطات (Connection Pooling)، نشان برها تعداد ارتباطات فعال را کنترل می کنند. در چارچوب های مدرن مانند Kubernetes، مفاهیم مشابه نشان بر برای مدیریت Podها استفاده می شود. شروع استفاده از این واژه در تاریخچه فناوری و تکامل آن در سال های مختلف مفهوم نشان بر در سال 1965 توسط Dijkstra در مقاله ای درباره الگوریتم های همزمان معرفی شد. در دهه 1970، سیستم عامل های یونیکس از نشان برها پشتیبانی کردند. در دهه 1990، پیاده سازی های بهینه شده برای معماری های چندپردازنده توسعه یافت. امروزه در کتابخانه های مدرن همزمانی مانند java.util.concurrent، پیاده سازی های پیشرفته تری از نشان برها ارائه شده است. تفکیک آن از واژگان مشابه نشان برها نباید با قفل ها (Locks) که ساختار ساده تری دارند اشتباه گرفته شوند. همچنین با مونیتورها (Monitors) که سطح انتزاع بالاتری ارائه می دهند تفاوت دارند. رویدادها (Events) و متغیرهای شرطی (Condition Variables) نیز مکانیزم های متفاوتی برای هماهنگی هستند که هر کدام موارد استفاده خاص خود را دارند. شیوه پیاده سازی واژه در زبان های برنامه نویسی مختلف در جاوا، کلاس Semaphore در بسته java.util.concurrent موجود است. در پایتون، ماژول threading ارائه می دهد. در سی++، از کتابخانه <semaphore> در استاندارد C++20 استفاده می شود. در سیستم عامل های یونیکس، فراخوانی های سیستمی مانند semop() برای کار با نشان برها وجود دارد. در دات نت، کلاس Semaphore در فضای نام System.Threading موجود است. چالش ها یا سوءبرداشت های رایج در مورد آن یک باور غلط این است که نشان برها همیشه بهترین راه حل برای مسائل همزمانی هستند، در حالی که در برخی موارد قفل ها یا دیگر مکانیزم ها مناسب ترند. چالش اصلی در استفاده از نشان برها، جلوگیری از شرایط بن بست (Deadlock) و گرسنگی (Starvation) است. در سیستم های توزیع شده، پیاده سازی نشان برها به مراتب پیچیده تر از سیستم های متمرکز است. نتیجه گیری کاربردی برای استفاده در متون تخصصی و آموزشی نشان برها ابزار قدرتمندی در برنامه نویسی همزمان هستند اما باید با احتیاط استفاده شوند. در آموزش این مفهوم، تاکید بر تفاوت بین نشان برهای شمارشی و دودویی ضروری است. برای سیستم های مدرن، استفاده از کتابخانه های سطح بالا که پیچیدگی های مدیریت نشان برها را پنهان می کنند توصیه می شود.
