طراحی سیستم آسان است !! نکته کلیدی این است که بدانید چه چیزی و چه زمانی از آن استفاده کنید. هنگامی که با ابزارها و الگوها آشنا شدید، طبیعت دوم می شود. پیچیدگی ناشی از ایجاد تعادل بین نیازهای خاص سیستم است، اما با تجربه، حتی آن نیز بصری می شود! و در نهایت چیزی جز راه هایی برای جابجایی و ذخیره داده ها نیست،
قبل از شروع طراحی هر چیزی، بپرسید: چه مشکلی را حل می کنید؟
آیا سیستم شما برای مدیریت میلیون ها تراکنش کاربر طراحی شده است یا فقط سعی می کنید یک وب سایت کوچک را برای دوستان خود میزبانی کنید؟ یا یک وب‌سایت تجارت الکترونیکی کوچک که عمه شما درخواست کرده است تا کوکی‌های خانگی خود را به صورت آنلاین بفروشد، یا یک پلتفرم پخش IPL در مقیاس بزرگ با میلیون‌ها کاربر فعال که همزمان محتوا را پخش می‌کنند. شبکه بسیار متفاوت از یک وبلاگ شخصی است.
بیایید به زبان ساده بفهمیم –
-
هدف
اول، حال و هوای سیستم چیست؟ مثلاً چرا اصلا وجود دارد؟ آیا این برای مدیریت کلان داده، ارائه خدمات به یک میلیون کاربر، یا صرفاً ایجاد حس و حال و رسیدگی به امور اساسی است؟ -
گل های تیم (کاربران)
چه کسی بالا می کشد؟ شما کاربران یا مشتریانی دارید که به سیستم شما نیاز دارند. آیا فقط چند نفر کم حرف است، یا مثل یک تیم کامل است که در اعماق غلتیدن است؟ یا میلیون ها؟ این کمک می کند تا تصمیم بگیرید که تنظیمات شما چقدر اضافی باید باشد. -
مقیاس پذیری
خوب، حالا فکر کنید: آیا این سیستم می‌تواند لحظات درخشندگی را مدیریت کند؟ اگر تبلیغات واقعی شود، آیا می‌تواند انعطاف‌پذیر باشد و همچنان کار کند، یا فقط خراب می‌شود؟ -
Frontend
قطره همه چیز در مورد چیزی است که کاربران می بینند. UI تمیز یک الزام است. هیچ کس نمی خواهد از سیستمی استفاده کند که در سال 2010 گیر کرده است. آن را صاف، مدرن نگه دارید و روی موبایل نخوابید. -
مغزها (Backend)
اینجاست که حرکات هوشمند سیستم انجام می شود. آیا ما در مورد API های REST اساسی صحبت می کنیم یا این که میکروسرویس های کم کلیدتر هستند؟ شما به آن نیاز دارید که سریع، کارآمد باشد و تحت فشار خراب نشود. -
ابر یا نه (زیرساخت)
آیا در فضای ابری مانند AWS، Azure، GCP هستید یا در سرورهای خود سرگرم هستید؟ بیشتر ویبرها در فضای ابری هستند، زیرا چه کسی سعی می‌کند 24/7 از سرورها نگهداری کند؟ به‌علاوه، وقتی برنامه‌تان ویروسی می‌شود، مقیاس‌گذاری آن بسیار آسان‌تر است. -
پایگاه داده
شما باید داده ها را ذخیره کنید SQL اگر ساختار یافته باشد، اما NoSQL زمانی که آن را معمولی نگه می دارید یا با تصادفی بیش از حد سروکار دارید. مطمئن شوید که سریع است وگرنه کاربران شبح خواهند شد. -
فایروال (امنیت)
امنیت کلیدی است. شما نمی خواهید سیستم شما هک شود، درست است؟ رمزهای عبور قوی، رمزگذاری، و مراقب حملات DDoS مانند رفتارهای سمی باشید. -
بررسی سرعت (عملکرد)
کاربران خود را مانند Bookmyshow در زمان Coldplay منتظر نگذارید. برای سرعت بهینه سازی کنید. هیچ کس برای بافر کردن وقت ندارد. ذخیره سازی، تعادل بار و CDN ها BFF های شما در اینجا هستند. -
طرح پشتیبان (تاب آوری)
همیشه یک نسخه پشتیبان داشته باشید، به طور واقعی. اگر چیزی خراب شود، کاربران شما هرگز نباید بدانند. افزونگی، سیستم‌های Failover، و پشتیبان‌گیری منظم باید در نقطه‌نظر باشند. -
وقت چای (نظارت)
بیدار بمانید که چه اتفاقی دارد می افتد. ابزارهای مانیتورینگ (مانند Prometheus، Grafana) برای جلوگیری از خرابی سیستم شما ضروری هستند. اگر قبل از هر کس دیگری خراب است، می‌دانید. -
درخشیدن (بهبود مستمر)
شما باید برای همیشه در بتا بمانید—به‌طور مداوم به‌روزرسانی‌ها را فشار دهید، باگ‌ها را برطرف کنید و بهبود ببخشید. زیاد راحت نباشید، در غیر این صورت جا خواهید ماند.
وقتی طراحی سیستم را به مراحل کوچکتر و قابل هضم تقسیم می کنید، آنقدرها هم که در ابتدا به نظر می رسد سخت نیست. در اینجا این است که چرا می تواند احساس آسانی داشته باشد:
- چارچوب و ابزار: هزاران ابزار و چارچوب قدرتمند (مانند پلتفرم‌های ابری، ابزارهای نظارت، پایگاه‌های داده و الگوهای طراحی) در دسترس هستند که بسیاری از کار سخت را ساده می‌کنند.
- استفاده مجدد از قطعات: اکثر سیستم‌ها از الگوهای مشابهی پیروی می‌کنند – احراز هویت، پایگاه‌های داده، APIها، و غیره. وقتی یک بار این کار را انجام دادید، دفعه بعد آسان‌تر است.
- دانش جامعه: دانش زیادی به صورت آنلاین وجود دارد. Stack Overflow، GitHub و وبلاگ ها تقریباً برای هر مشکلی که ممکن است با آن مواجه شوید راه حل هایی ارائه می دهند.
- مقیاس پذیری در صورت تقاضا: سرویس‌های ابری مانند AWS، Azure و Google Cloud مقیاس‌پذیری را به آسانی چرخاندن سوئیچ انجام می‌دهند. دیگر نیازی به مدیریت دستی سرورها ندارید.
- خطوط لوله CI/CD: آزمایش و استقرار خودکار باعث می شود به روز رسانی سریع و بدون خطا انجام شود.
در دنیای تکنولوژی محور امروزی، ساختن سیستم های قوی، مقیاس پذیر و کارآمد یک کلید است.
اجزای کلیدی طراحی سیستم
بیایید مفاهیم اساسی طراحی سیستم را بشکنیم:
1. مقیاس پذیری
مقیاس پذیری توانایی یک سیستم برای مدیریت بار افزایش یافته بدون به خطر انداختن عملکرد است. دو نوع مقیاس پذیری وجود دارد:
مقیاس عمودی (Scaling Up): افزایش ظرفیت یک دستگاه (CPU بیشتر، حافظه و غیره).
مقیاس افقی (Scaling Out): اضافه کردن ماشین آلات بیشتر برای توزیع بار. این اغلب برای سیستم های مقیاس بزرگ مانند پلتفرم های رسانه های اجتماعی یا برنامه های ابری ترجیح داده می شود.
به عنوان مثال، Netflix از مقیاس بندی افقی برای توزیع بار پخش ویدئو در چندین سرور در سراسر جهان استفاده می کند.
2. تعادل بار
تعادل بار به توزیع ترافیک ورودی در چندین سرور کمک می کند. این تضمین می کند که هیچ سروری غرق نشده و کاربران خدمات سریع و قابل اعتمادی دریافت می کنند. متعادل کننده های بار محبوب عبارتند از:
Round-robin: درخواست ها را به صورت چرخشی به سرورها ارسال می کند.
حداقل اتصالات: درخواست ها را به سروری با کمترین اتصالات فعال ارسال می کند.
به عنوان مثال، هنگامی که یک میلیون کاربر به وب سایتی مانند آمازون دسترسی دارند، متعادل کننده های بار به طور مساوی درخواست های خود را بین چندین سرور توزیع می کنند.
3. ذخیره سازی
ذخیره سازی در مورد ذخیره سازی داده های پرکاربرد در حافظه موقت (RAM) برای سرعت بخشیدن به زمان پاسخ است. با اجتناب از پرس و جوهای تکراری پایگاه داده، کش کردن به طور قابل توجهی عملکرد سیستم را بهبود می بخشد. ابزارهایی مانند Redis و Memcached برای این منظور محبوب هستند.
تصور کنید در حال ساختن یک سیستم فید مانند توییتر هستید. هنگامی که کاربران به طور مکرر پست های یکسانی را مشاهده می کنند، می توانید نتایج را در حافظه پنهان ذخیره کنید و به جای پرس و جو در پایگاه داده هر بار، آنها را از حافظه ارائه دهید.
4. طراحی پایگاه داده
پایگاه داده ها داده های مورد نیاز برنامه شما را ذخیره می کنند. دو نوع اصلی پایگاه داده وجود دارد:
SQL (پایگاه‌های اطلاعاتی رابطه‌ای): ساختار یافته، با طرح‌واره‌های از پیش تعریف‌شده (مانند MySQL، PostgreSQL). ایده آل برای سیستم های تراکنش مانند بانکداری.
NoSQL (پایگاه های اطلاعاتی غیر رابطه ای): انعطاف پذیر و مقیاس پذیر (مانند MongoDB، Cassandra). ایده آل برای داده های بدون ساختار یا نیمه ساختار یافته، مانند پست های رسانه های اجتماعی.
به عنوان مثال، یک سایت تجارت الکترونیک ممکن است از SQL برای مدیریت سفارشات و مشتریان استفاده کند، در حالی که یک پایگاه داده NoSQL می تواند بررسی ها و توصیه های محصول را انجام دهد.
5. سازگاری، در دسترس بودن، و تحمل پارتیشن (قضیه CAP)
قضیه CAP یک مفهوم اساسی در سیستم های توزیع شده است و بیان می کند که یک سیستم فقط می تواند دو مورد از موارد زیر را تضمین کند:
ثبات: هر خوانده شده جدیدترین نوشته را دریافت می کند.
در دسترس بودن: هر درخواست پاسخی دریافت می کند، حتی اگر آخرین داده نباشد.
تحمل پارتیشن: سیستم با وجود پارتیشن های شبکه به کار خود ادامه می دهد.
شما باید تصمیم بگیرید که سیستم شما چه چیزی را در اولویت قرار می دهد. به عنوان مثال، یک سیستم مالی ثبات را در اولویت قرار می دهد، در حالی که یک پلت فرم رسانه های اجتماعی ممکن است در دسترس بودن را ترجیح دهد.
6. صف های پیام
از صف های پیام برای رسیدگی استفاده می شود ناهمزمان وظایف، به یک سیستم اجازه می دهد تا حجم بالایی از درخواست ها را به آرامی پردازش کند. کافکا و RabbitMQ ابزارهای رایجی هستند که برای صف بندی پیام ها در یک سیستم استفاده می شوند.
به عنوان مثال، اگر در حال ساختن یک سیستم سفارش آنلاین هستید، پس از ثبت سفارش، به صف پیام ارسال می شود. به این ترتیب، پردازش سفارش در پس‌زمینه اتفاق می‌افتد و کاربر مجبور نیست منتظر تکمیل آن بماند.
7. CDN (شبکه تحویل محتوا)
CDN به ارائه محتوا (مانند تصاویر، ویدئوها یا صفحات وب) به کاربران از سرورهایی که از نظر جغرافیایی به آنها نزدیکتر هستند کمک می کند و تاخیر را کاهش می دهد. سرویس هایی مانند Cloudflare یا AWS CloudFront معمولا برای CDN استفاده می شوند.
به عنوان مثال، اگر شخصی در هند به یک وب سایت میزبانی شده در ایالات متحده دسترسی داشته باشد، یک CDN محتوای کش شده را از سرور نزدیک در هند ارائه می دهد و زمان بارگذاری را بهبود می بخشد.
8. افزونگی و تحمل خطا
افزونگی شامل داشتن چندین نمونه از اجزای حیاتی سیستم است. اگر یک نمونه با شکست مواجه شود، دیگری می تواند مسئولیت را بر عهده بگیرد و از تحمل خطا اطمینان حاصل کند. این کلید برای ساختن سیستم هایی است که در برابر شکست مقاوم هستند.
به عنوان مثال، در یک سیستم پردازش پرداخت، اگر یک سرور از کار بیفتد، سیستم اضافی باید فوراً فعال شود تا پرداخت‌ها به پردازش ادامه دهند.
فرآیند طراحی سیستم گام به گام
اکنون که اصول اولیه را توضیح دادیم، بیایید یک فرآیند گام به گام برای طراحی یک سیستم را بررسی کنیم:
درک الزامات:
الزامات عملکردی (آنچه سیستم باید انجام دهد) و الزامات غیرعملکردی (مقیاس پذیری، قابلیت اطمینان و غیره) را شناسایی کنید.
مثال: اگر در حال ساخت یک فروشگاه آنلاین هستید، الزامات عملکردی می‌تواند شامل ورود کاربر، فهرست محصولات و پرداخت باشد، در حالی که الزامات غیرعملکردی ممکن است شامل رسیدگی به 1000 کاربر در یک زمان باشد.
تعریف معماری سطح بالا:
با ترسیم یک معماری سطح بالا از سیستم خود شروع کنید.
مثال: برای یک سایت تجارت الکترونیک، ممکن است:
- یک فرانت اند (برنامه وب یا برنامه تلفن همراه).
- یک باطن (به درخواست های API رسیدگی می کند).
- پایگاه داده (اطلاعات کاربر، محصول و سفارش را ذخیره می کند).
- متعادل کننده بار برای مدیریت ترافیک.
تجزیه اجزاء:
سیستم را به اجزای کوچکتر تقسیم کنید مانند
احراز هویت کاربر،
کاتالوگ محصولات،
درگاه پرداخت و غیره
تصمیم بگیرید که کدام مؤلفه ها خدمات (سرویس های میکرو) یا بخشی از یکپارچه هستند.
پایگاه داده و ذخیره سازی را انتخاب کنید:
SQL یا NoSQL را بر اساس نوع داده انتخاب کنید.
مثال: یک پایگاه داده رابطه ای برای داده های تراکنش (سفارش ها) و NoSQL برای داده های پویا (بررسی محصول).
طرحی برای مقیاس پذیری و افزونگی:
برای اطمینان از مقیاس پذیری و قابلیت اطمینان، توازن بار، حافظه پنهان و افزونگی را پیاده سازی کنید.
مثال: از Redis برای کش کردن استفاده کنید و یک صف پیام را برای رسیدگی به پردازش سفارش در پس‌زمینه پیاده‌سازی کنید.
نظارت و بهبود:
از ابزارهایی مانند Prometheus یا Datadog برای نظارت بر عملکرد سیستم خود و پاسخگویی به هر مشکلی قبل از اینکه کاربران متوجه آن شوند استفاده کنید.
نمونه های طراحی سیستم –
در اینجا چند نمونه از طراحی سیستم رایج است که به طور گسترده در مصاحبه ها و برنامه های کاربردی در دنیای واقعی استفاده می شود. هر مثال به شما ایده ای درباره نحوه طراحی سیستم هایی با چالش های خاص مانند مقیاس پذیری، در دسترس بودن و تحمل خطا می دهد:
1. یک کوتاه کننده URL طراحی کنید (به عنوان مثال، bit.ly)
کوتاه کننده URL یک URL طولانی می گیرد و نسخه کوتاه تری تولید می کند که به URL اصلی هدایت می شود. این یک مشکل طراحی سیستم ساده اما کلاسیک است.
ملاحظات کلیدی:
پایگاه داده: نگاشت بین URL های اصلی و نسخه های کوتاه شده را ذخیره کنید.
نسل شناسه منحصر به فرد: شما به راهی برای ایجاد URL های کوتاه منحصر به فرد (رمزگذاری base62، هش کردن، و غیره) نیاز دارید.
ذخیره سازی: از حافظه پنهان (مثلا Redis) برای URL هایی که اغلب به آنها دسترسی دارند برای کاهش جستجو در پایگاه داده استفاده کنید.
مقیاس پذیری: میلیون ها درخواست را در ثانیه رسیدگی کنید، به خصوص زمانی که URL ها ویروسی می شوند.
انقضا: اجازه دهید URL ها پس از یک دوره مشخص منقضی شوند.
نمونه معماری سطح بالا:
- جلویی که URL طولانی را می پذیرد.
- Backendی که URL کوتاه را تولید کرده و در پایگاه داده ذخیره می کند.
- ذخیره سازی و تعادل بار برای کارایی.
2. طراحی یک کتابفروشی آنلاین (به عنوان مثال، آمازون)
یک کتابفروشی آنلاین باید حساب‌های کاربری را مدیریت کند، محصولات (کتاب‌ها) را نمایش دهد، سفارش‌ها را پردازش کند و پرداخت‌ها را انجام دهد.
ملاحظات کلیدی:
کاتالوگ محصولات: جزئیات کتاب مانند عنوان، نویسنده، قیمت و غیره را در یک پایگاه داده ذخیره کنید.
موتور جستجو: عملکرد جستجو را با استفاده از موتور جستجویی مانند Elasticsearch پیاده سازی کنید.
احراز هویت کاربر: امنیت ورود و ثبت نام کاربر
سبد خرید: یک سبد خرید طراحی کنید که انتخاب های کاربر را ذخیره کند.
مدیریت سفارش: رسیدگی به قرار دادن سفارش، پرداخت ها و اطلاعیه ها.
توصیه ها: یک موتور توصیه را با استفاده از فیلتر کردن مشارکتی یا یادگیری ماشین پیاده سازی کنید.
معماری سطح بالا:
- خدمات میکرو برای مدیریت کاربر، کاتالوگ محصولات، سبد خرید و پردازش سفارش.
- پایگاه داده برای جزئیات محصول (SQL) و تعامل با مشتری (NoSQL).
- در حافظه پنهان برای محصولاتی که اغلب مشاهده می شوند.
3. یک فید رسانه های اجتماعی (به عنوان مثال، توییتر، فیس بوک) طراحی کنید
فید رسانه‌های اجتماعی پست‌ها (متن، تصاویر، ویدیوها) را از افرادی که کاربر دنبال می‌کند، به‌صورت مرتب‌سازی شده بر اساس ارتباط یا زمان نمایش می‌دهد.
ملاحظات کلیدی:
تولید خوراک: سرویسی برای تولید فیدهای شخصی سازی شده در زمان واقعی طراحی کنید.
پایگاه داده: پست های کاربر و روابط آنها (فالوور/دنبال کننده) را ذخیره کنید.
ذخیره سازی: پست‌ها یا محتوای پرطرفدار که اغلب به آنها دسترسی دارند را در حافظه پنهان نگه دارید.
مقیاس پذیری: مدیریت میلیون ها کاربر و به روز رسانی در زمان واقعی.
خرد کردن: داده‌های خرد شده را در چندین پایگاه داده برای مدیریت پایگاه‌های کاربری عظیم.
مدل Push vs Pull: بین فشار دادن به‌روزرسانی‌ها به فیدهای کاربران (بی‌درنگ اما با منابع سنگین) یا کشیدن زمانی که کاربران فید خود را بررسی می‌کنند، یکی را انتخاب کنید.
معماری سطح بالا:
- یک سرویس پشتیبان که ایجاد پست و تولید فید را مدیریت می کند.
- یک پایگاه داده بلادرنگ (مانند کاساندرا) برای ذخیره پست ها و اتصالات کاربر.
- سیستم ذخیره سازی (به عنوان مثال، Redis) برای پست های محبوب.
4. طراحی یک سیستم اشتراک گذاری سواری (به عنوان مثال، Uber، Lyft)
یک پلت فرم اشتراک‌گذاری سواری، رانندگان و مسافران را به هم متصل می‌کند، سواری‌های موجود را نشان می‌دهد، کرایه‌ها را تخمین می‌زند و تراکنش‌های روان را تضمین می‌کند.
ملاحظات کلیدی:
مکان واقعی: ردیابی مکان رانندگان و مسافران در زمان واقعی.
الگوریتم تطبیق: سواران را با نزدیکترین راننده موجود مطابقت دهید.
پایگاه داده: جزئیات سفر، نمایه های کاربر، سابقه سفر و در دسترس بودن راننده را ذخیره کنید.
مقیاس پذیری: ترافیک زیاد را کنترل کنید، به خصوص در مناطق یا زمان های شلوغ.
افزایش قیمت: اجرای قیمت گذاری پویا بر اساس تقاضا.
تحمل خطا: اطمینان حاصل کنید که سیستم حتی در صورت خرابی برخی از سرویس ها کار می کند.
معماری سطح بالا:
- یک سرویس مبتنی بر مکان که مکان رانندگان را در زمان واقعی به روز می کند.
- یک سرویس منطبق که سواران و رانندگان را به هم متصل می کند.
- پایگاه داده برای جزئیات سفر، مشخصات راننده، و پرداخت.
- سیستم ارتباطی بلادرنگ (به عنوان مثال، WebSockets) برای به روز رسانی سفر.
5. طراحی یک پلتفرم پخش ویدئو (به عنوان مثال، یوتیوب، نتفلیکس)
یک سرویس پخش ویدئو به کاربران امکان می دهد محتوای ویدئویی را با در دسترس بودن بالا و تاخیر کم آپلود، مشاهده و پخش کنند.
ملاحظات کلیدی:
ذخیره سازی ویدئو: حجم زیادی از داده های ویدئویی را به طور موثر ذخیره کنید.
رمزگذاری ویدیو: برای پشتیبانی از دستگاه های مختلف، فیلم ها را به فرمت های مختلف تبدیل کنید.
CDN (شبکه تحویل محتوا): برای کاهش تأخیر، محتوای ویدیویی را در سرورهای توزیع شده جغرافیایی توزیع کنید.
موتور توصیه: ویدیوها را بر اساس ترجیحات کاربر و سابقه تماشا پیشنهاد دهید.
تعادل بار: اطمینان حاصل کنید که درخواست ها در سراسر سرورها توزیع شده اند تا از اضافه بار جلوگیری شود.
مقیاس پذیری: مدیریت همزمان میلیون ها کاربر در حال تماشای محتوا.
معماری سطح بالا:
- پشتیبان برای مدیریت آپلود ویدیو، رمزگذاری، و ذخیره سازی ابرداده.
- CDN برای ارائه محتوای ویدیویی در سطح جهانی.
- یک سرویس توصیه که توسط الگوریتم‌های یادگیری ماشین ارائه می‌شود.
- یک لایه کش برای ذخیره متادیتا برای بازیابی سریعتر ویدیو.
6. طراحی یک سیستم ذخیره سازی فایل (به عنوان مثال، Google Drive، Dropbox)
یک سیستم ذخیره سازی فایل به کاربران امکان می دهد فایل ها را آپلود، دانلود و با دیگران به اشتراک بگذارند.
ملاحظات کلیدی:
ذخیره سازی: فایل های بزرگ را مدیریت کرده و آنها را به طور موثر ذخیره کنید.
فراداده فایل: ابرداده ها مانند اندازه، نوع و مالکیت فایل را ذخیره کنید.
کنترل نسخه: به کاربران اجازه دهید نسخه های مختلف فایل های خود را نگه دارند.
کنترل دسترسی: مجوزها را برای فایل ها و پوشه های به اشتراک گذاشته شده تنظیم کنید.
افزونگی: از چندین سرور یا مرکز داده برای اطمینان از گم نشدن فایل‌ها استفاده کنید.
تحمل خطا: در صورت خرابی سخت افزاری، مطمئن شوید که فایل ها همچنان در دسترس هستند.
معماری سطح بالا:
- یک سرویس آپلود فایل که فایل ها را در یک سیستم فایل توزیع شده (مثلاً آمازون S3) ذخیره می کند.
- سرویس ابرداده برای مدیریت اطلاعات فایل.
- لایه ذخیره برای فایل‌هایی که اغلب به آنها دسترسی دارند.
- ذخیره سازی اضافی برای جلوگیری از از دست دادن اطلاعات.
7. یک برنامه چت (به عنوان مثال، WhatsApp، Slack) طراحی کنید
یک برنامه چت با پشتیبانی از متن، رسانه و اعلان‌ها، امکان ارسال پیام‌های بی‌درنگ بین کاربران را فراهم می‌کند.
ملاحظات کلیدی:
پیام رسانی بلادرنگ: ارتباطات بلادرنگ را با استفاده از فناوری هایی مانند WebSockets پیاده سازی کنید.
پایگاه داده: تاریخچه چت، جزئیات کاربر و فایل های رسانه ای را ذخیره کنید.
صف های پیام: با استفاده از صف‌های پیام مانند Kafka یا RabbitMQ، تحویل پیام ناهمزمان را مدیریت کنید.
چت های گروهی: از سیستم های پیام رسانی و اطلاع رسانی گروهی پشتیبانی کنید.
مقیاس پذیری: مدیریت میلیون ها کاربر که همزمان پیام ارسال می کنند.
رمزگذاری سرتاسر: مطمئن شوید که پیام ها امن و خصوصی هستند.
معماری سطح بالا:
- یک سرویس پیام رسانی که توسط WebSockets برای تحویل در زمان واقعی ارائه می شود.
- یک پایگاه داده (به عنوان مثال، کاساندرا) برای ذخیره تاریخچه چت.
- در حافظه پنهان تاریخچه چت یا اطلاعات کاربر که اغلب به آنها دسترسی دارید.
- یک سرویس اعلان برای هشدارهای لحظه ای در مورد پیام های جدید.
8. طراحی یک موتور جستجو (به عنوان مثال، جستجوی گوگل)
یک موتور جستجو صفحات وب را نمایه می کند و نتایج جستجوی مرتبط را در پاسخ به سوالات کاربر ارائه می دهد.
ملاحظات کلیدی:
خزنده های وب: ربات هایی طراحی کنید که در اینترنت می خزند و محتوا را فهرست می کنند.
نمایه سازی: برای اطمینان از جستجوی سریع، داده های فهرست شده را به طور موثر ذخیره کنید.
الگوریتم رتبه بندی: الگوریتم هایی مانند PageRank را برای رتبه بندی صفحات بر اساس ارتباط پیاده سازی کنید.
ذخیره سازی: برای کاهش بار پایگاه داده، پرس و جوهایی که مکرراً جستجو می شوند را در حافظه پنهان ذخیره کنید.
مقیاس پذیری: انجام میلیاردها جستجو در روز.
تأخیر: با توزیع جهانی داده ها در چندین سرور در سراسر جهان، از تأخیر کم برای درخواست های کاربر اطمینان حاصل کنید.
معماری سطح بالا:
- خزنده های وب که محتوا را فهرست می کنند.
- یک فهرست جستجو که در یک پایگاه داده بسیار بهینه شده (مثلاً Elasticsearch) ذخیره شده است.
- موتور رتبه بندی و توصیه برای بهبود نتایج جستجو.
- معماری توزیع شده با حافظه پنهان برای کاهش زمان پرس و جو.
9. طراحی یک دروازه پرداخت (به عنوان مثال، Stripe، PayPal)
یک دروازه پرداخت، تراکنش های مالی را به طور ایمن بین مشتریان و بازرگانان پردازش می کند.
ملاحظات کلیدی:
پردازش پرداخت: کارت های اعتباری/دبیت، کیف پول های دیجیتال و حواله های بانکی را مدیریت کنید.
امنیت: برای محافظت از داده های حساس، انطباق، رمزگذاری و رمزگذاری PCI را اجرا کنید.
ثبت تراکنش ها: برای ممیزی و عیب یابی، لاگ تمام تراکنش ها را نگهداری کنید.
تشخیص تقلب: از الگوریتم هایی برای شناسایی و جلوگیری از تراکنش های جعلی استفاده کنید.
مقیاس پذیری: حجم زیادی از تراکنش ها را به طور همزمان و بدون تاخیر انجام دهید.
افزونگی: از در دسترس بودن بالا و توقف صفر اطمینان حاصل کنید، به ویژه در هنگام رویدادهای پر ترافیک مانند جمعه سیاه.
معماری سطح بالا:
- یک سرویس پرداخت که با بانک ها و شبکه های کارت تعامل دارد.
- یک پایگاه داده امن برای ذخیره جزئیات تراکنش.
- سرویس تشخیص تقلب با استفاده از یادگیری ماشین.
- تعادل بار برای توزیع تراکنش ها در چندین سرور.
هر یک از این مثال‌ها نیاز به رویکردی مدبرانه دارد مقیاس پذیری، تحمل خطا و عملکرد بلادرنگ . با درک چالش های هر سیستم، می توانید راه حل هایی را طراحی کنید که انعطاف پذیر، مقیاس پذیر و کارآمد باشند.
به دنبال ارتقاء مهارت های طراحی سیستم خود هستید؟ برای پست‌های عمیق‌تر در مورد موضوعات طراحی سیستم پیشرفته مانند معماری میکروسرویس‌ها، اشتراک‌گذاری پایگاه داده، و مطالعات موردی در دنیای واقعی، در ارتباط باشید و روی دنبال کردن کلیک کنید! نظرات ارزشمند خود را در زیر بگذارید و نظرات خود را به من بگویید
