System Design for Interviews and Beyond (short summary)

Источник

Подробный разбор курса

Статья с детальным обзором курса System Design for Interviews and Beyond

Перейти на сайт

System Design for Interviews and Beyond

Авторы: LeetCode Team
Издательство: LeetCode
Объём: онлайн‑курс

Детальный разбор курса с Leetcode: от требований к системе до практических задач проектирования.

Оригинал

Почему этот курс?

В этом курсе много теории, но она подана в практико-ориентированном виде — автор не рассказывает про условные сети с начала времен и по сегодняшний день, а раскрывает основные концепции тогда, когда речь заходит про общение компонентов системы между собой.

Похожее происходит и с хранением данных — легко уйти глубоко в теорию, но сложно удержаться и рассказать про B-Tree и LSM-Tree по ходу дела, рассматривая реальные вызовы проектирования системы. Но автор отлично справляется с этим вызовом и рассказывает одновременно понятно и достаточно точно.

Теперь давайте пройдёмся по содержанию курса и разберём каждый раздел подробнее.

Содержание курса

Курс охватывает все ключевые аспекты проектирования систем — от базовых требований до конкретных примеров решений. Давайте рассмотрим каждый раздел детальнее.

1. Определение требований к системе

Курс начинается с самого важного — как правильно определить требования. Автор говорит про важность разделения функциональных и нефункциональных требований, а затем проходит по типовым архитектурным характеристикам (-ilities), с которыми обычно имеют дело на system design interview:

• High availability — система доступна и работает
• Fault tolerance — система переживает отказы компонентов
• Scalability — система справляется с ростом нагрузки
• Performance — система отвечает быстро
• Durability — данные не теряются
• Consistency — данные согласованы между компонентами
• Maintainability — систему легко развивать и поддерживать
• Security — система защищена от угроз
• Cost efficiency — система не разоряет компанию

2. Достижение качеств системы через инфраструктуру

От теоретических требований автор плавно переходит к практике — как эти характеристики достигаются на уровне развёртывания системы. Здесь рассматриваются концепции:

• Регионы и зоны доступности (availability zones)
• Дата-центры и стойки (racks)
• Сервера, виртуальные машины, контейнеры
• Serverless — когда не хочется думать о серверах

Я считаю, что эту базу нужно знать, чтобы дизайнить внятные системы. Понимание уровней инфраструктуры помогает принимать обоснованные решения о репликации, отказоустойчивости и задержках.

3. Основы надёжных, масштабируемых и быстрых коммуникаций

Для того чтобы из отдельных частей получилась система, этим частям надо уметь эффективно общаться между собой. Это один из ключевых разделов курса, и автор подробно разбирает:

• Синхронные и асинхронные коммуникации — когда ждём ответа, а когда нет
• Паттерны асинхронных коммуникаций — messaging queue, publish/subscribe, competing consumers, request/response, priority queue, claim check
• Сетевые протоколы — UDP, TCP/IP, HTTP и их trade-offs
• Блокирующие и неблокирующие I/O — как не заблокировать весь сервер одним запросом
• Форматы кодирования данных — текстовые vs бинарные, как шарить схему данных, backward/forward compatibility

4. Кеширование для улучшения производительности

5. Очереди в распределённых системах

Это один из моих любимых разделов курса. Автор детально разбирает очереди и их использование в распределённых системах — а в system design вы обычно дизайните как раз распределённую систему.

• Bounded и unbounded queue — а также circular buffer
• Переполнение очередей — load shedding, rate limiting, dead letter queues, backpressure, elastic scaling
• Паттерн producer-consumer — блокирующие очереди, семафоры
• Thread pools — разница между CPU-bound и I/O-bound задачами, graceful shutdown
• Batching — и параллельная обработка jobs для эффективности

6. Устройство хранилищ данных

Переходим к одной из самых важных тем — как устроено хранение данных изнутри. Автор рассматривает тему достаточно глубоко, но без лишнего академизма:

7-10. Доставка данных: надёжно, быстро, в масштабе

Следующие четыре раздела посвящены тому, как доставлять данные между компонентами системы. Автор разбирает три ключевых аспекта: надёжность, скорость и масштаб.

Эти три аспекта часто конфликтуют друг с другом, и автор хорошо показывает trade-offs между ними.

11-12. Защита клиентов и серверов

Последние теоретические разделы посвящены паттернам отказоустойчивости — как защитить систему от каскадных отказов и изолировать проблемы:

• Circuit Breaker — предохранитель, который размыкает цепь при проблемах и не даёт каскадным отказам распространяться
• Bulkhead — изоляция компонентов системы друг от друга, чтобы проблема в одном месте не затронула остальные
• Shuffle Sharding — распределение нагрузки для минимизации blast radius при отказах

13. Практические примеры

Курс завершается практическими задачами проектирования. Это отличный способ применить все изученные концепции на реальных примерах:

Заключение

В следующих главах мы рассмотрим другие источники по System Design и сравним их подходы.