طراحی سیستم: موضوعات – انجمن DEV

تسلط بر طراحی سیستم: از اصول اولیه تا معماری پیشرفته

بخش اول: مقدمه ای بر طراحی سیستم

1. فصل 1: طراحی سیستم چیست؟

   • اهمیت طراحی سیستم
   • طراحی سیستم در مصاحبه ها و سناریوهای دنیای واقعی
   • طراحی سطح بالا (HLD) در مقابل طراحی سطح پایین (LLD)

2. فصل 2: ​​مفاهیم کلیدی طراحی سیستم

   • مقیاس پذیری
   • در دسترس بودن
   • قابلیت اطمینان
   • قابلیت نگهداری
   • قوام و قضیه CAP
   • تأخیر و توان عملیاتی

بخش دوم: بلوک های ساختمان اصلی طراحی سیستم

1. فصل سوم: مبانی شبکه

   • مبانی شبکه های کامپیوتری
   • HTTP/HTTPS، TCP/IP، DNS و Load Balancers
   • شبکه های تحویل محتوا (CDN)
   • SSL، TLS و امنیت در شبکه

2. فصل 4: ذخیره سازی داده ها و پایگاه های داده

   • پایگاه های داده رابطه ای در مقابل غیر رابطه ای
   • پارتیشن بندی پایگاه داده، اشتراک گذاری، تکرار
   • پایگاه های داده SQL، NoSQL
   • خواص اسید در مقابل باز
   • ذخیره سازی و پایگاه های داده در حافظه (Redis، Memcached)
   • سازگاری داده ها و تراکنش ها

3. فصل 5: استراتژی های ذخیره سازی

   • مقدمه ای بر ذخیره سازی و باطل کردن حافظه پنهان
   • کش سمت کلاینت در مقابل کش سمت سرور
   • سیاست های جایگزینی حافظه پنهان (LRU، LFU، و غیره)
   • حافظه پنهان توزیع شده (Redis، Memcached)

4. فصل 6: تعادل بار

   • مقیاس بندی افقی در مقابل عمودی
   • انواع متعادل کننده بار (سخت افزار، نرم افزار، مبتنی بر DNS)
   • الگوریتم های متعادل کننده بار (Round Robin، حداقل اتصالات و غیره)
   • توزیع ترافیک و خرابی

5. فصل 7: صف های پیام و معماری رویداد محور

   • ارتباط همزمان در مقابل ارتباط ناهمزمان
   • صف های پیام (RabbitMQ، Kafka)
   • معماری رویداد محور و منبع رویداد
   • کارگزاران پیام و ناشران/مشترکین

6. فصل 8: مبانی سیستم های توزیع شده

   • مبانی محاسبات توزیع شده
   • هماهنگی در سیستم های توزیع شده
   • الگوریتم های اجماع (Paxos، Raft و غیره)
   • ذخیره سازی و تکثیر داده های توزیع شده

7. فصل نهم: معماری میکروسرویس ها

   • مقدمه ای بر میکروسرویس ها
   • میکروسرویس ها در مقابل معماری یکپارچه
   • کشف سرویس، دروازه های API و ارتباط بین سرویس ها
   • مدیریت داده در میکروسرویس ها

بخش سوم: طراحی سیستم سطح بالا (HLD)

1. فصل 10: طراحی سیستم های مقیاس پذیر

   • تکنیک های مقیاس بندی سیستم (عمودی در مقابل افقی)
   • خدمات بدون تابعیت در مقابل خدمات دولتی
   • پایگاه داده های توزیع شده و پارتیشن بندی داده ها
   • مقیاس خودکار، نظارت و برنامه ریزی ظرفیت

2. فصل 11: طراحی برای دسترسی بالا

   • استراتژی های افزونگی و شکست
   • معماری های فعال-فعال در مقابل معماری های فعال-منفعل
   • طراحی برای تحمل خطا
   • برنامه ریزی بازیابی بلایا

3. فصل 12: الگوهای طراحی در معماری سیستم

   • معماری سرویس گیرنده-سرور
   • سیستم های همتا به همتا (P2P).
   • معماری رویداد محور
   • معماری میکروکرنل

4. فصل 13: سازگاری و یکپارچگی داده ها

   • قوام قوی در مقابل نهایی
   • قضیه CAP در عمل
   • تراکنش های توزیع شده و 2PC
   • استراتژی های حل تعارض

بخش چهارم: طراحی سطح پایین (LLD)

1. فصل چهاردهم: مبانی طراحی شی گرا

   • اصول جامد
   • الگوهای طراحی (Factory، Singleton، Observer و غیره)
   • طراحی رابط و انتزاعات
   • ماژولار بودن کد و قابلیت استفاده مجدد

2. فصل 15: طراحی پایگاه های داده

   • مدل سازی داده ها و طراحی طرحواره
   • عادی سازی و غیر عادی سازی
   • استراتژی های نمایه سازی
   • تکنیک های بهینه سازی پرس و جو

3. فصل 16: طراحی API

   • طراحی RESTful API
   • روش های HTTP (GET، POST، PUT، DELETE)
   • نسخه API و امنیت
   • محدود کردن نرخ و صفحه بندی

4. فصل 17: احراز هویت و مجوز

   • مکانیسم های احراز هویت (OAuth، JWT، و غیره)
   • کنترل دسترسی مبتنی بر نقش (RBAC)
   • مدیریت جلسه
   • بهترین شیوه های امنیت داده ها

5. فصل 18: طراحی مقاوم در برابر خطا

   • الگوهای مدار شکن
   • استراتژی ها را دوباره امتحان کنید
   • مکانیسم های شکست
   • انحطاط برازنده

6. فصل 19: نظارت و قابل مشاهده

   • معیارها، ورود به سیستم و ردیابی
   • سیستم های ثبت مرکزی (ELK Stack)
   • ردیابی توزیع شده (Zipkin، Jaeger)
   • سیستم های هشدار دهنده

بخش پنجم: مطالعات موردی و سیستم های عملی

1. فصل 20: طراحی کوتاه کننده URL

   • جمع آوری نیازمندی ها
   • معماری و اجزای سطح بالا
   • طراحی پایگاه داده و نقشه برداری URL
   • ملاحظات ذخیره سازی و مقیاس بندی

2. فصل 21: طراحی پلتفرم تجارت الکترونیک

   • مدیریت کاربر، کاتالوگ و سبد خرید
   • پردازش سفارش و مدیریت موجودی
   • درگاه های پرداخت و سیستم بازپرداخت
   • مقیاس پذیری و تحمل خطا

3. فصل 22: طراحی سیستم اشتراک گذاری سواری

   • ردیابی موقعیت مکانی در زمان واقعی و تطبیق رانندگان با سواران
   • مدیریت سفر و محاسبه کرایه
   • بهینه سازی مسیر و مدیریت ترافیک
   • در دسترس بودن بالا و تحمل خطا

4. فصل 23: طراحی بستر پخش ویدئو

   • توزیع محتوا و CDN ها
   • رمزگذاری ویدیو و جریان بیت تطبیقی
   • موتور توصیه و شخصی سازی
   • مدیریت ترافیک بالا و کاهش تاخیر

5. فصل 24: طراحی یک برنامه چت بلادرنگ

   • ارسال و ماندگاری پیام
   • مدیریت حضور کاربر
   • WebSockets در مقابل Long-Polling
   • مقیاس پذیری، تعادل بار، و یکپارچه سازی صف پیام

6. فصل 25: طراحی پلتفرم رسانه های اجتماعی

   • نمایه‌های کاربر، پست‌ها و تولید فید اخبار
   • سیستم های اعلان و به روز رسانی در زمان واقعی
   • ذخیره و بازیابی داده ها در مقیاس
   • مدیریت همزمان میلیون ها کاربر

7. فصل 26: طراحی موتور جستجو

   • خزیدن وب و نمایه سازی
   • الگوریتم های پردازش و رتبه بندی پرس و جو
   • پارتیشن بندی و به اشتراک گذاری داده ها
   • بهینه سازی تاخیر

بخش ششم: مباحث پیشرفته در طراحی سیستم

1. فصل 27: سیستم های فایل توزیع شده

   • سیستم فایل توزیع شده Hadoop (HDFS)
   • سیستم فایل گوگل (GFS)
   • تکرار داده ها و تحمل خطا

2. فصل 28: پردازش بلادرنگ داده

   • پردازش دسته ای در مقابل جریان
   • آپاچی کافکا، آپاچی فلینک و طوفان آپاچی
   • از موارد برای تجزیه و تحلیل بلادرنگ استفاده کنید

3. فصل 29: یادگیری ماشین در طراحی سیستم

   • ترکیب مدل های ML در معماری سیستم
   • آموزش در مقابل مدل های سرویس دهی
   • توصیه ها و شخصی سازی در زمان واقعی

4. فصل 30: امنیت در سیستم های توزیع شده

   • رمزگذاری داده ها و ارتباط امن
   • حریم خصوصی داده های کاربر و انطباق (GDPR)
   • ایمن سازی API ها و خدمات احراز هویت

قسمت هفتم: آماده سازی مصاحبه برای طراحی سیستم

1. فصل 31: الگوهای مصاحبه طراحی سیستم

   • شکستن الزامات
   • مبادلات و توجیه تصمیمات طراحی
   • تفکر بر حسب مقیاس پذیری، قابلیت اطمینان و در دسترس بودن

2. فصل 32: سوالات مصاحبه طراحی سیستم رایج

   • نمونه سوالات و راهکارهای پاسخگویی
   • طراحی راه حل ها تحت محدودیت ها (هزینه، زمان و …)
   • رسیدگی به ابهام و الزامات در حال تحول

3. فصل 33: موارد مصاحبه طراحی سیستم ساختگی

   • مورد 1: یک ویرایشگر اسناد مشارکتی بلادرنگ طراحی کنید
   • مورد 2: طراحی سرویس تحویل غذا به صورت آنلاین
   • مورد 3: طراحی یک سیستم ذخیره سازی فایل توزیع شده
   • مورد چهارم: طراحی یک سیستم تبلیغات جهانی