[Balun.Courses] System Design (2023)

• Файл-сервер / клиент-сервер / P2P
• Надежность / масштабируемость / производительность / безопасность систем
• Масштабирование (вертикальное / горизонтальное)
• Монолитные и микросервисные приложения
• Stateless и statefull сервисы
• Latency и Throughput
• SLA / SLO / SLI
• Data / compute intensive приложения
• Балансировка нагрузки (клиентская), (DNS и geoDNS балансировка), (l4 / l7), (round robin / weighted round robin / least connections / least response time / least bandwidth / sticky sessions)
• Проксирование (forward / reverse)
• Кеширование (внутренее / внешнее), (lazy caching / write-through / read-through / write-around), (Алгоритм Белади, LRU, SLRU, MRU, LFU, LIFO, FIFO, 2Q, MQ)
• API (SOAP, REST, gRPC, GraphQL), (under / over fetching)
• Observability (мониторинг, логирование, трейсинг, непрерывное профилирование, анализ сбоев)

Результат: знаешь основные компоненты и термины, без понимая которых невозможно представить дизайн большой отказоустойчивой системы.

Бонус: вместе спроектируем API для одного из популярных приложений.

Урок 2. Хранение данных

• OLAP / OLTP
• Data retention
• Поисковые движки
• Реляционные / документоориентированные / key-value / графовые / временных рядов / колоночные / Blob storage базы данных
• Persistent и in-memory базы данных
• Embedded и single file базы данных
• Индексы (BTree / Hash / Bitmap / Spatial / Inverted), (кластерные / некластерные), (покрывающие)
• ACID и BASE
• Транзакции (WAL), (MVCC, 2PL), (Deferrable)
• Constraints (NOT NULL, UNIQUE, FOREIGN KEY, CHECK, DEFAULT)
• Хранимые процедуры, триггеры и materialized view
• Изоляции транзакций (READ_UNCOMMITTED, READ_COMMITTED, REPEATABLE_READ, SERIALIZABLE)
• Брокеры сообщений (Kafka, RabitMQ)
• CDN

Результат: понимаешь, как и где хранить данные — разберешь различные базы данных, их устройство, и поймешь, когда и какую из них следует выбирать на практике.

Бонус: на уроке вместе спроектируем базу данных одного из популярных приложений

Урок 3. Распределенное хранение данных

• Бэкапы
• CAP теорема
• Strong / Eventual Consistency
• Репликация (синхронная / асинхронная / полу-синхронная), (с одним ведущим узлом / с несколькими ведущими узлами / без ведущих узлов), (statement based / row based / mixed), (логическая / физическая), (pull / push), (failover), (hot standby)
• Replication lag (чтение собственных записей / монотонное чтение / согласованное префиксное чтение)
• Фильтрация репликаций
• Вертикальное и горизонтальное партиционирование
• Шардирование (range based / key based / directory based), (client / proxy / coordinator routing)
• Перебалансировка (virtual buckets)
• Resharding (consistent / randezvous hashing)
• Внутреннее устройство кластера Kafka
• CDC (Debezium

Результат: понимаешь, как хранить данные распределенно на нескольких компьютерах, зачем это нужно и какие из-за этого могут возникнуть проблемы.

Бонус: на уроке вместе выберем стратегии репликации и шардирования базы данных одного из популярных приложений.

Урок 4. Паттерны и приемы проектирования

• CQRS
• Pub / sub
• Low-latency и High-troughput приложения
• Realtime и пакетная обработка запросов
• Map Reduce
• Service discovery
• Push и pull модель
• Толстый клиент
• Тегирование и версионирование кэша
• Трехзвенная архитектура
• Отложенное выполнение задач
• Polling / long polling / streaming
• Retries (идемпотентность / backoff)
• Circuit breaker
• Gracefull degradation (fallback)
• Rolling, Blue/Green и Canary релизы
• Cобытийно-ориентированная архитектура (Event Notification / State Transfer / Event Collaboration)
• Консенсус (распределенная блокировка / выбор лидера / распределенные транзакции)

Результат: знаешь различные паттерны и приемы проектирования, которые используются практически в любом дизайне системы.

Бонус: вместе найдем применимость этим паттернам и приемам проектирования в настоящих системах, а также спроектируем рекомендательную систему и система автодополнения слов.

Урок 5. Дизайн популярных систем

• Дизайн Telegram
• Дизайн ленты друзей ВКонтакте
• Дизайн Яндекс Go

Результат: применяешь все знания с уроков на практике, умеешь строить большие высоконагруженные системы, понимаешь, как спроектированы популярные сервисы, которыми ты пользуешься каждый день.

Урок 6. Дизайн популярных систем#2

• Дизайн LeetCode
• Дизайн Booking.com
• Дизайн Google Drive

Результат: применяешь все знания с уроков на практике, умеешь строить большие высоконагруженные системы, понимаешь, как спроектированы популярные сервисы, которыми ты пользуешься каждый день.