[English](README.md) | [日本語](README-ja.md) | **[Русский](README-ru.md)** | [简体中文](README-zh-Hans.md) | [繁體中文](README-zh-TW.md)
# Пособие по Проектированию Cистем
[![l10n-sync-ru](https://github.com/voitau/system-design-primer/workflows/l10n-sync-ru/badge.svg)](https://github.com/voitau/system-design-primer/actions?query=workflow:l10n-sync-ru)
[![Gitter](https://badges.gitter.im/system-design-primer-Russian/community.svg)](https://gitter.im/system-design-primer-Russian/community?utm_source=badge&utm_medium=badge&utm_campaign=pr-badge)
> ## Contributing: Russian translation
>
> **WARNING**: the document is currently being translated.
>
> Thank you for your interest in contributing to Russian translation! If you want to contribute, please do the following:
>
> * choose a task for a section which you want to translate in the [Project](https://github.com/voitau/system-design-primer/projects/4)
> * assign it to yourself and move it to `In progress`
> * text in comments is copied from original and is kept in sync. you can use it as a source for translation, but **do not change it**
> * make PR to this fork. When translation is complete, all changes will go into one PR to main repository
> * **do not change Header names and internal links, keep them original**. To avoid broken links, they all will be updated after document is completely translated before final PR to main repository
>
## Мотивация
> Узнайте, как проектировать крупномасштабные системы.
>
> Подготовьтесь к собеседованию по проектированию системы.
### Научитесь проектировать крупномасштабные системы
Умение проектировать масштабируемые системы поможет вам стать лучшим инженером.
Проектирование систем - это широкая тема. В сети есть **огромное количество ресурсов** по принципам проектирования систем.
Этот репозиторий представляет собой **организованную коллекцию** ресурсов, которые помогут вам научиться создавать системы на большом масштабе.
### Учитесь у сообщества по разработке ПО с открытым исходным кодом
Это постоянно обновляемый проект с открытым исходным кодом.
[Contributions](#contributing) очень приветствуются!
### Подготовка к собеседованию по проектированию системы
В дополнение к интервью по написанию кода, проектирование систем является **обязательным компонентом процесса технического интервью** во многих технологических компаниях.
**Практикуйте общие вопросы по проектированию систем** и **сравнивайте** свои результаты с **примерами решений**: обсуждения, код и диаграммы.
Дополнительные темы для подготовки к собеседованию:
* [Study guide](#study-guide)
* [How to approach a system design interview question](#how-to-approach-a-system-design-interview-question)
* [System design interview questions, **with solutions**](#system-design-interview-questions-with-solutions)
* [Object-oriented design interview questions, **with solutions**](#object-oriented-design-interview-questions-with-solutions)
* [Additional system design interview questions](#additional-system-design-interview-questions)
## Anki flashcards
Предоставленные [карточки Anki](https://apps.ankiweb.net/) могут быть использованы для повторения и запоминания ключевых концепций проектирования систем.
* [System design deck](https://github.com/donnemartin/system-design-primer/tree/master/resources/flash_cards/System%20Design.apkg)
* [System design exercises deck](https://github.com/donnemartin/system-design-primer/tree/master/resources/flash_cards/System%20Design%20Exercises.apkg)
* [Object oriented design exercises deck](https://github.com/donnemartin/system-design-primer/tree/master/resources/flash_cards/OO%20Design.apkg)
Отлично подходят для использования на ходу.
### Coding Resource: Interactive Coding Challenges
Ищете ресурсы для подготовки к [**Coding Interview**](https://github.com/donnemartin/interactive-coding-challenges)?
Посмотрите другой репозиторий [**Interactive Coding Challenges**](https://github.com/donnemartin/interactive-coding-challenges), который тоже содержит колоду карт Anki:
* [Coding deck](https://github.com/donnemartin/interactive-coding-challenges/tree/master/anki_cards/Coding.apkg)
## Contributing
> Учитесь у сообщества.
Не стесняйтесь отправлять запросы на:
* Исправление ошибок
* Улучшение разделов
* Добавление новых разделов
* [Перевод](https://github.com/donnemartin/system-design-primer/issues/28)
Контент, который нуждается в некоторой полировке, помещается в раздел [В разработке](#under-development).
Ознакомьтесь с [Принципами Содействия](CONTRIBUTING.md).
## Index of system design topics
> Обобщение различных тем по проектирования систем, включая преимущества и недостатки. **Любое решение требует компромисса**.
>
> Каждый раздел содержит ссылки на более подробное описание.
* [System design topics: start here](#system-design-topics-start-here)
* [Step 1: Review the scalability video lecture](#step-1-review-the-scalability-video-lecture)
* [Step 2: Review the scalability article](#step-2-review-the-scalability-article)
* [Next steps](#next-steps)
* [Performance vs scalability](#performance-vs-scalability)
* [Latency vs throughput](#latency-vs-throughput)
* [Availability vs consistency](#availability-vs-consistency)
* [CAP theorem](#cap-theorem)
* [CP - consistency and partition tolerance](#cp---consistency-and-partition-tolerance)
* [AP - availability and partition tolerance](#ap---availability-and-partition-tolerance)
* [Consistency patterns](#consistency-patterns)
* [Weak consistency](#weak-consistency)
* [Eventual consistency](#eventual-consistency)
* [Strong consistency](#strong-consistency)
* [Availability patterns](#availability-patterns)
* [Fail-over](#fail-over)
* [Replication](#replication)
* [Availability in numbers](#availability-in-numbers)
* [Domain name system](#domain-name-system)
* [Content delivery network](#content-delivery-network)
* [Push CDNs](#push-cdns)
* [Pull CDNs](#pull-cdns)
* [Load balancer](#load-balancer)
* [Active-passive](#active-passive)
* [Active-active](#active-active)
* [Layer 4 load balancing](#layer-4-load-balancing)
* [Layer 7 load balancing](#layer-7-load-balancing)
* [Horizontal scaling](#horizontal-scaling)
* [Reverse proxy (web server)](#reverse-proxy-web-server)
* [Load balancer vs reverse proxy](#load-balancer-vs-reverse-proxy)
* [Application layer](#application-layer)
* [Microservices](#microservices)
* [Service discovery](#service-discovery)
* [Database](#database)
* [Relational database management system (RDBMS)](#relational-database-management-system-rdbms)
* [Master-slave replication](#master-slave-replication)
* [Master-master replication](#master-master-replication)
* [Federation](#federation)
* [Sharding](#sharding)
* [Denormalization](#denormalization)
* [SQL tuning](#sql-tuning)
* [NoSQL](#nosql)
* [Key-value store](#key-value-store)
* [Document store](#document-store)
* [Wide column store](#wide-column-store)
* [Graph Database](#graph-database)
* [SQL or NoSQL](#sql-or-nosql)
* [Cache](#cache)
* [Client caching](#client-caching)
* [CDN caching](#cdn-caching)
* [Web server caching](#web-server-caching)
* [Database caching](#database-caching)
* [Application caching](#application-caching)
* [Caching at the database query level](#caching-at-the-database-query-level)
* [Caching at the object level](#caching-at-the-object-level)
* [When to update the cache](#when-to-update-the-cache)
* [Cache-aside](#cache-aside)
* [Write-through](#write-through)
* [Write-behind (write-back)](#write-behind-write-back)
* [Refresh-ahead](#refresh-ahead)
* [Asynchronism](#asynchronism)
* [Message queues](#message-queues)
* [Task queues](#task-queues)
* [Back pressure](#back-pressure)
* [Communication](#communication)
* [Transmission control protocol (TCP)](#transmission-control-protocol-tcp)
* [User datagram protocol (UDP)](#user-datagram-protocol-udp)
* [Remote procedure call (RPC)](#remote-procedure-call-rpc)
* [Representational state transfer (REST)](#representational-state-transfer-rest)
* [Security](#security)
* [Appendix](#appendix)
* [Powers of two table](#powers-of-two-table)
* [Latency numbers every programmer should know](#latency-numbers-every-programmer-should-know)
* [Additional system design interview questions](#additional-system-design-interview-questions)
* [Real world architectures](#real-world-architectures)
* [Company architectures](#company-architectures)
* [Company engineering blogs](#company-engineering-blogs)
* [Under development](#under-development)
* [Credits](#credits)
* [Contact info](#contact-info)
* [License](#license)
## Study guide
> Предлагаемые темы для повторения в зависимости от того, сколько у вас есть времени для подготовки к интервью (мало, средне, много)
![Imgur](http://i.imgur.com/OfVllex.png)
**Вопрос: Надо ли мне знать все из этого документа для интервью?**
**Ответ: Нет, не обязательно**.
То, что вас будут спрашивать на интервью, зависит от:
* Вашего опыта - сколько времени и чем вы занимались
* Должности, на которую вы собеседуетесь
* Компания, в которую вы собеседуетесь
* Удача
Ожидается, что более опытные кандидаты в общем случае знают больше о проектировании систем, а архитекторы и руководители комманд знают больше, чем индивидуальные разработчики. Топовые IT компании скорее всего будут проводить один или более этапов собеседования по проектированию систем.
Начинайте широко, и углубляейтесь в некоторые области. Это поможет узнать больше о различных темах по проектированию систем. Корректируйте ваш план в зависомости от того, сколько у вас есть времени, какой у вас опыт, на какую должность вы собеседуетесь и в какие компании.
* **Короткий срок** - настраиватесь на **широту** покрытия тем. Тренируйтесь отвечать на **некоторые** вопросы.
* **Средний срок** - настраиватесь на **широту** и **немного глубины** покрытия тем. Тренируйтесь отвечать на **многие** вопросы.
* **Длительный срок** - настраиватесь на **широту** и **больше глубины** покрытия тем. Тренируйтесь отвечать на **большинство** вопросов.
| | Малый срок | Средний срок | Длительный срок |
|---|---|---|---|
| Читайте [System design topics](#index-of-system-design-topics), чтобы получить общее понимание, как работают системы | :+1: | :+1: | :+1: |
| Почитайте несколько статей из блогов компаний, в который вы собеседуетесь [Company engineering blogs](#company-engineering-blogs) | :+1: | :+1: | :+1: |
| Посмотрите несколько [Real world architectures](#real-world-architectures) | :+1: | :+1: | :+1: |
| [How to approach a system design interview question](#how-to-approach-a-system-design-interview-question) | :+1: | :+1: | :+1: |
| [System design interview questions with solutions](#system-design-interview-questions-with-solutions) | Немного | Много | Большинство |
| [Object-oriented design interview questions with solutions](#object-oriented-design-interview-questions-with-solutions) | Немного | Много | Большинство |
| [Additional system design interview questions](#additional-system-design-interview-questions) | Немного | Много | Большинство |
## How to approach a system design interview question
> Как отвечать на вопросы на интерьвю по проектированию систем
Это интервью является **открытой беседой**. Ожидается, что вы возьмете инициативу по его ведению на себя.
Изучите раздел [System design interview questions with solutions](#system-design-interview-questions-with-solutions) и используйте шаги, описанные ниже.
### Step 1: Outline use cases, constraints, and assumptions
Соберите требование и оцените рамки задачи. Задавайте вопросы, чтобы уточнить варианты использования и ограничения. Обсудите допущения.
* Кто будет использовать решение?
* Как его будут использовать?
* Сколько пользователей?
* Что система должна делать?
* Что система получает на вход, и что должно быть на выходе?
* Какое количество данных система должна обрабатывать?
* Сколько ожидается запросов в секунду?
* Какое соотношение количества операций на чтение и запись?
### Step 2: Create a high level design
Сделайте набросок проекта с наиболее важными компонентами:
* Выделите главные компоненты и связи между ними
* Обоснуйте ваши идеи
### Step 3: Design core components
Детализируйте каждый компонент. Например, если вас попросили разработать [design a url shortening service](solutions/system_design/pastebin/README.md), обсудите следующие моменты:
* Генерация и хранения хэша оригинального URL
* [MD5](solutions/system_design/pastebin/README.md) и [Base62](solutions/system_design/pastebin/README.md)
* Коллизии хэш-функции
* SQL или NoSQL
* Схема базы данных
* Перевод хэшированного URL в оригинальный URL
* Поиск в базе данных
* API и объектно-ориентированное проектирование
### Step 4: Scale the design
Определите узкие места и разберитесь с ними, учитывая данные ограничения. Например, для решение проблем с масштабируемостью, может ли вам понадобиться что-то из:
* Балансировщик нагрузки
* Горизонтальное машстабирование
* Кэширование
* Шардинг (sharding) базы данных
Обсудите потенциальные варианты и компромиссы. Разберитесь с узкими местами используя [principles of scalable system design](#index-of-system-design-topics).
### Back-of-the-envelope calculations
Вас могу спросить сделать оценку решения по некоторые параметрам. Некоторые разделы [Appendix](#appendix) могут с этим помочь:
* [Use back of the envelope calculations](http://highscalability.com/blog/2011/1/26/google-pro-tip-use-back-of-the-envelope-calculations-to-choo.html)
* [Powers of two table](#powers-of-two-table)
* [Latency numbers every programmer should know](#latency-numbers-every-programmer-should-know)
### Source(s) and further reading
Посмотрите следующие ссылки, чтобы понять, что можно ожидать (внешние ссылки без перевода):
* [Use back of the envelope calculations](http://highscalability.com/blog/2011/1/26/google-pro-tip-use-back-of-the-envelope-calculations-to-choo.html)
* [Powers of two table](#powers-of-two-table)
* [Latency numbers every programmer should know](#latency-numbers-every-programmer-should-know)
## System design interview questions with solutions
> Распространенные задачи с обсуждением, кодом и диаграммами.
>
> Решение находятся в директории `solutions/`.
| Задача на проектирование | |
|---|---|
| Pastebin.com (или Bit.ly) | [Решение](solutions/system_design/pastebin/README.md) |
| Лента и поиск в Twitter (или Facebook) | [Решение](solutions/system_design/twitter/README.md) |
| Веб-сканер | [Решение](solutions/system_design/web_crawler/README.md) |
| Система управление личными финансами Mint.com | [Решение](solutions/system_design/mint/README.md) |
| Структура данных для социальной сети | [Решение](solutions/system_design/social_graph/README.md) |
| Хранилище типа ключ-значение для поисковика | [Решение](solutions/system_design/query_cache/README.md) |
| Рейтинг продаж по категориям в Amazon | [Решение](solutions/system_design/sales_rank/README.md) |
| Система, которая масштабируется до миллиона пользователей на AWS | [Решение](solutions/system_design/scaling_aws/README.md) |
| Добавьте задачу | [Решение](#contributing) |
### Design Pastebin.com (or Bit.ly)
[Требования и решение](solutions/system_design/pastebin/README.md)
![Imgur](http://i.imgur.com/4edXG0T.png)
### Design the Twitter timeline and search (or Facebook feed and search)
[Требования и решение](solutions/system_design/twitter/README.md)
![Imgur](http://i.imgur.com/jrUBAF7.png)
### Design a web crawler
[Требования и решение](solutions/system_design/web_crawler/README.md)
![Imgur](http://i.imgur.com/bWxPtQA.png)
### Design Mint.com
[Требования и решение](solutions/system_design/mint/README.md)
![Imgur](http://i.imgur.com/V5q57vU.png)
### Design the data structures for a social network
[Требования и решение](solutions/system_design/social_graph/README.md)
![Imgur](http://i.imgur.com/cdCv5g7.png)
### Design a key-value store for a search engine
[Требования и решение](solutions/system_design/query_cache/README.md)
![Imgur](http://i.imgur.com/4j99mhe.png)
### Design Amazon's sales ranking by category feature
[Требование и решение](solutions/system_design/sales_rank/README.md)
![Imgur](http://i.imgur.com/MzExP06.png)
### Design a system that scales to millions of users on AWS
[Требования и решение](solutions/system_design/scaling_aws/README.md)
![Imgur](http://i.imgur.com/jj3A5N8.png)
## Object-oriented design interview questions with solutions
> Распространенные задачи с обсуждением, кодом и диаграммами.
>
> Решение находятся в директории `solutions/`.
>**Внимание, этот раздел находится в стадии разработки**
| Задачи на проектировние | |
|---|---|
| Хэш таблица | [Решение](solutions/object_oriented_design/hash_table/hash_map.ipynb) |
| Кэширование с удалением давно используемых (Least recently used - LRU) | [Решение](solutions/object_oriented_design/lru_cache/lru_cache.ipynb) |
| Центр обработки звонков | [Решение](solutions/object_oriented_design/call_center/call_center.ipynb) |
| Колода карт | [Решение](solutions/object_oriented_design/deck_of_cards/deck_of_cards.ipynb) |
| Парковка | [Решение](solutions/object_oriented_design/parking_lot/parking_lot.ipynb) |
| Чат сервер | [Решение](solutions/object_oriented_design/online_chat/online_chat.ipynb) |
| Циклический массив | [Contribute](#contributing) |
| Добавьте задачу | [Contribute](#contributing) |
## System design topics: start here
Только начинайте изучать проектирование систем?
Для начала, вам понадобится понимание базовых принципов, как они используются, их преимущества и недостатки.
### Step 1: Review the scalability video lecture
[Лекция по масштабированию в Гарварде](https://www.youtube.com/watch?v=-W9F__D3oY4)
* Темы:
* Вертикальное масштабирование
* Горизонтальное масштабирование
* Кэширование
* Балансировка нагрузки
* Репликация баз данных
* Секцирование (Partitioning) баз данных
### Step 2: Review the scalability article
[Масштабирование](http://www.lecloud.net/tagged/scalability/chrono)
* Темы:
* [Клонирование](http://www.lecloud.net/post/7295452622/scalability-for-dummies-part-1-clones)
* [Базы данных](http://www.lecloud.net/post/7994751381/scalability-for-dummies-part-2-database)
* [Кэши](http://www.lecloud.net/post/9246290032/scalability-for-dummies-part-3-cache)
* [Асинхронность](http://www.lecloud.net/post/9699762917/scalability-for-dummies-part-4-asynchronism)
### Next steps
Далее, изучим компромиссы в общем виде:
* **Производительность** и **масштабирование**
* **Задержка** и **пропускная способность**
* **Доступность** и **согласованность данных**
Помните, что **везде необходимы компромиссы**.
Далее, изучем более детально DNS, CDN, балансировщики нагрузки и другие темы.
## Performance vs scalability
Сервис считается **масштабируемым**, если его **производительность** растет пропорционально добавленным ресурсам. Обычно под увеличением производительности подразумевают увеличение количества обрабатываемых единиц работы. Однако, это может быть и обработка более крупных единиц работы, как, например, при росте объема данных.1
Иначе говоря:
* если у вас проблемы с **производительностью**, ваша система медленная для одного пользователя;
* если у вас проблемы с **масштабируемостью**, ваша системы быстрая для одного пользователя, но становится медленной под большой нагрузкой.
### Source(s) and further reading
* [A word on scalability](http://www.allthingsdistributed.com/2006/03/a_word_on_scalability.html)
* [Scalability, availability, stability, patterns](http://www.slideshare.net/jboner/scalability-availability-stability-patterns/)
## Latency vs throughput
**Задержка** - это время, необходимое для выполнения действия или достижения некоторого результата.
**Пропускная способность** - это количество такие действий или результататов в единицу времени.
Обычно следует стремиться к **максимальной пропускной способности**, при этом сохраняя **задержку приемлимой**.
### Source(s) and further reading
* [Understanding latency vs throughput](https://community.cadence.com/cadence_blogs_8/b/sd/archive/2010/09/13/understanding-latency-vs-throughput)
## Availability vs consistency
### CAP theorem
Источник: CAP theorem revisited
Дополнительный источник: Wikipedia
В распределённый системах можно обеспечить только два из трех свойств, указанных ниже:
* **Согласованность данных (Consistency)** - каждый запрос на чтение возвращает самые актуальные данные либо ошибку.
* **Доступность (Availability)** - любой запрос возвращает результат, но без гарантии, что он содержит самую актуальную версию данных.
* **Устойчивость к разделению (Partition Tolerance)** - система продолжает работать, несмотря на произвольное разделение узлов системы из-за проблем с сетью.
*Сетевые соединения ненадеждны, поэтому поддерживать **устойчивость к разделению** необходимо. Выбор придется делать между **согласованностью данных** и **доступностью**.*
#### CP - consistency and partition tolerance
При таком подходе ожидание ответа от узла может привести к ошибке - истечению времени ожидания (timeout error). CP решение хорошо подходит для систем, где необходима атомарность операций чтения и записи.
#### AP - availability and partition tolerance
При таком решении ответы на запросы возвращают данные, которые могут быть не самыми актуальными. Операция на запись может занять некоторое время, если придется ожидать восстановления потерянного соединения с одним из узлов распределённой системы.
AP решение подходит для систем, где система должна продолжать работать несмотря на внешние ошибки и допустима [eventual consistency](#eventual-consistency).
### Source(s) and further reading
* [CAP theorem revisited](http://robertgreiner.com/2014/08/cap-theorem-revisited/)
* [A plain english introduction to CAP theorem](http://ksat.me/a-plain-english-introduction-to-cap-theorem)
* [CAP FAQ](https://github.com/henryr/cap-faq)
## Consistency patterns
В распределённой системе можете существовать несколько копий одних и тех же данных. Для достижения согласованности данных, получаемых клиенстким приложением, существует несколько подходов синхронизации этих копий.
### Weak consistency
После операции записи данных, операция чтения может увидеть эти данные, а может и не увидеть. Используется подход, при котором можно сделать как можно лучше, но с учетом данной ситуации.
Этот подход используеются в таких системах, как memcached. Слабая согласованность применяется в таких системах как VoIP, видео чаты и игры реального времени на несколько игроков.
### Eventual consistency
После операции записи данных, операция чтения в конечном счете увидит эти данные (обычно в течение нескольких миллисекунд). Данных в таком случае реплицируются асинхронно.
Такой подход используется в таких системах, как DNS и электронная почта. Согласованность в конечном счете хорошо подходит для систем с высокой доступностью.
### Strong consistency
После операции записи данных, операция чтения увидит эти данны. Данные реплицируются синхронно.
Такой подход используеются в файловых системаях и реляционных БД. Сильная согласованность хорошо подходит для систем, где требуются транзакции.
### Source(s) and further reading
* [Transactions across data centers](http://snarfed.org/transactions_across_datacenters_io.html)
## Availability patterns
Для обеспечения высокой доступности существует два основных паттерна: **отказоустойчивость** и **репликация**.
### Fail-over
#### Active-passive
В таком режиме, активный и пассивный сервер, находящийся в режиме ожидания, обмениваются специальными сообщениями - heartbeats. Если такой сообщение не приходит, то пассивный сервер получает IP адрес активного сервера и восстанавливает работу сервера.
Время простоя определяется в каком состоянии находится пассивный сервер:
* горячее (hot) ожидание - сервер уже работает
* холодное (cold) ожидание - сервер должен быть запущен.
Только активный сервер может обрабатывать клиентские запросы.
#### Active-active
В таком режиме, оба сервера обрабатывают клиентские запросы, распределяют нагрузку между собой.
Если сервера имеют общий доступ, то публичные IP адреса обоих серверов должны быть зарегистрированы в DNS. Если сервера находятся во внутренней сети, то клиентское приложение знать про оба сервера.
Режим "активный-активный" также известен как "ведущий-ведущий".
### Disadvantage(s): failover
* Отказоустойчивость делает систему более сложной и требует большего количества аппаратного обеспечения.
* Существует вероятность потери данных, если данных не успели реплицироваться во время переключения активного и пассивного серверов.
### Replication
#### Master-slave and master-master
Эта тема обсуждается далее в разделе [Database](#database):
* [Master-slave replication](#master-slave-replication)
* [Master-master replication](#master-master-replication)
### Availability in numbers
Доступность обычно измеряется как сотношение времени, когда система доступна ко всему промежутку времени измерения. Обычно это количество девяток. Говорят, что сервис с доступностью 99.99%, имеет доступность в четыре девятки.
#### 99.9% availability - three 9s
| Длительность | Допустимое время простоя |
|------------------------|--------------------------|
| Время простоя в год | 8ч 45мин 57сек |
| Время простоя в месяц | 43мин 49.7сек |
| Время простоя в неделю | 10мин 4.8сек |
| Время простоя в день | 1мин 26.4сек |
#### 99.99% availability - four 9s
| Длительность | Допустимое время простоя |
|------------------------|--------------------------|
| Время простоя в год | 52мин 35.7сек |
| Время простоя в месяц | 4мин 23сек |
| Время простоя в неделю | 1мин 5сек |
| Время простоя в день | 8.6сек |
#### Availability in parallel vs in sequence
Если сервис состоит из нескольких компонентов, которые могут отказать в обслуживании, доступность сервиса зависит от того, как связаны эти компоненты - последовательно или параллельно.
###### In sequence
Общая доступность уменьшается, если два компонента (например, Foo и Bar) с доступностью менее 100% связаны последовательно:
```
Доступность (Общая) = Доступность (Foo) * Доступность (Bar)
```
###### In parallel
Общая доступность увеличивается, если два компонента с доступностью менее 100% связаны параллельно:
```
Доступность (Общая) = 1 - (1 - Доступность (Foo)) * (1 - Доступность (Bar))
```
## Domain name system
Источник: DNS security presentation
Система домменных имен (DNS) преобразует доменное имя (например, www.example.com) в IP адрес.
DNS иерархична и имеет несколько корневых серверов. Информацию о том, какой DNS сервер надо использовать, предоставляется вашим маршрутизатором или интернет-провайдером. Нижестоящие DNS сервера кэшируют таблицы соответствия хостов и IP адресов, которые могут устаревать из-за задержки обновления. Результаты преобразования могут быть закэшированы браузером или операционной системой на определенное [Время жизни (Time to live - TTL)](https://ru.wikipedia.org/wiki/Time_to_live)
Типы записей:
* **Запись NS (name server)** - указывает DNS сервер для вашего домена/поддомена.
* **Запись MX (mail exchange)** - указывает сервера электронной почты для получения сообщений.
* **Запись A (address)** - связывает имя с IP адресом.
* **CNAME (canonical)** - связывает имя с другим именем, записью CNAME (example.com to www.example.com) или записью А.
Такие сервисы, как [CloudFlare](https://www.cloudflare.com/dns/) и [Route 53](https://aws.amazon.com/route53/) предоставляют управлемые DNS сервисы. Некоторые DNS сервисы могут направлять трафик, используя различные методы:
* взвешенный циклический ([Weighted round robin](https://www.g33kinfo.com/info/round-robin-vs-weighted-round-robin-lb)):
* предотвращает попадания трафика на сервера, находящиеся на обслуживании
* балансирует трафик для кластера, размер которого может меняться
* может использоваться для A/B тестирования
* на основе задержки отклика серверов
* на основе геораспределения серверов
### Disadvantage(s): DNS
* Запрос на DNS сервер занимает некоторое время, которое может быть сокращено, используя кэширование, описанное выше.
* Управление DNS серверами может быть трудоёмким и поэтому обычно они управляются [правительствами государств, интернет-провайдерами и большими компаниями](http://superuser.com/questions/472695/who-controls-the-dns-servers/472729)
* DNS серверы могут подвергаться [DDoS-атакам](http://dyn.com/blog/dyn-analysis-summary-of-friday-october-21-attack/), в результате пользователи не могут получить доступ к сервисам, например Twitter, не зная его IP адреса(-ов).
### Source(s) and further reading
* [DNS architecture](https://technet.microsoft.com/en-us/library/dd197427(v=ws.10).aspx)
* [Wikipedia (ru)](https://ru.wikipedia.org/wiki/DNS)
* [DNS articles](https://support.dnsimple.com/categories/dns/)
## Content delivery network
Источник: Why use a CDN
Сеть доставки содержимого (Content Delivery Network, CDN) - это глобальная распределённая сеть прокси-серверов, которые доставляют содержимое с серверов, наиболее близко находящихся к пользователю. Обычно в CDN размещаются статические файлы, такие как HTML/CSS/JS, фотографии и видео. Некоторые сервисы, как, например Amazon CloudFront, поддерживают доставку динамического содержимого. DNS запрос на сайт даст ответ на какой DNS сервер клиент должен делать запрос.
### Push CDNs
Содержимое Pull CDN обновляется тогда, когда оно обновлеятся на сервере. Разработчик сайта загружает содержимое на CDN и обновляет соотвествующие URL адреса, чтобы они указывали на CDN. Далее, можно сконфигурировать время жизни содержимого в CDN и когда оно должно быть обновлено. Загружается только новое или обновленное содержимое, минимизируя трафик и увеличивая объем хранящихся данных в CDN.
### Pull CDNs
Pull CDN загружает новое содержимое при первом обращении пользователя. Разработчик сайта оставляет содержимое на своем сервере, но обновляет адреса, чтобы они указывали на CDN. В результате, запрос обрабатывается медленее, ожидая пока содержимое будет закэшировано в CDN.
[Время жизни (Time to live - TTL)](https://ru.wikipedia.org/wiki/Time_to_live) определяет как долго содержимое будет закэшировано. Pull CDN минимизирует объем хранящихся данных в CDN, но может привести к дополнительному трафику, если время жизни в CDN истекло, а файл на сервере изменен не был.
Pull CDN подходит для загруженных сайтов. Трафик в таком случае распределяется более равномерно и в результате в CDN хранится только то содержимое, к которому обращались недавно.
### Disadvantage(s): CDN
* Стоимость CDN может быть высока и зависит от объема трафика, но стоит иметь в виду и дополнительные расходы, которые будут если CDN не использовать.
* Содежимое в CDN может оказаться устаревшим, если оно будет обновлено до того, как истечет время жизни (TTL).
* Исходные URL ссылки должны быть изменены и указывать на CDN.
### Source(s) and further reading
* [Globally distributed content delivery](https://figshare.com/articles/Globally_distributed_content_delivery/6605972)
* [The differences between push and pull CDNs](http://www.travelblogadvice.com/technical/the-differences-between-push-and-pull-cdns/)
* [Wikipedia (ru)](https://ru.wikipedia.org/wiki/Content_Delivery_Network)
## Load balancer
Source: Scalable system design patterns
Балансировщик нагрузки распределяет входящие клиентские запросы между серверами приложений или баз данных, возвращая ответ от конкретного сервера клиенту, от которого пришел запрос. Балансировщики нагрузки используются для:
* предотвращения запроса на неработающий сервер
* предотвращения чрезмерной нагрузки ресурсов
* избежания единой точки отказа
Балансировщики нагрузки могут быть аппаратными (дорогой вариант) или программными (например, HAProxy).
Дополнительные плюсы:
* **SSL-терминация** - расшифровка входящих запросов и шифровка ответов; в таком случае бэкенд-сервера не тратят свои ресурсы на эти потенциально трудоемкие операции
* нет необходимости устанавливать [X.509 сертификаты](https://ru.wikipedia.org/wiki/X.509)
* **Сохранение сессии** - выдает куки и перенаправляет клиенсткий запрос на тот же сервер в случае, если сами веб-приложения не хранят сессии.
Для защиты от сбоев, можно использовать вместе несколько балансировщиков в [active-passive](#active-passive) или [active-active](#active-active) режиме.
Балансировщики могут направлять трафик опираюсь на различные метрики, включая:
* случайно
* наименее загруженные сервер
* сессия/куки
* взвешенный циклический ([Weighted round robin](https://www.g33kinfo.com/info/round-robin-vs-weighted-round-robin-lb))
* [Layer 4](#layer-4-load-balancing)
* [Layer 7](#layer-7-load-balancing)
### Layer 4 load balancing
Для распределения запросов балансировщики 4го уровня используют транспортный уровень модели OSI [transport layer](#communication). Обычно, используются IP адрес и порт источника и получателя из заголовков пакетов, но не из их содержимого. Балансировщики этого уровня перенаправляют сетевые пакеты с серверов, используя [Network Address Translation (NAT)](https://www.nginx.com/resources/glossary/layer-4-load-balancing/).
### Layer 7 load balancing
Для распределения запросов балансировщики 7го уровня используют прикладной уровень модели OSI [application layer](#communication). Для этого могут быть задействованы заголовок, сообщение и куки. Балансировщики на этом уровне прерывают сетевой трафик, сканируют сообщение, принимают решение, куда отправить запрос и открывают соединение с выбранным сервером. Например, они могут отправить запрос на видео на видео-сервер, а запрос на биллинг - на сервера с усиленной безопасностью.
Балансировка на 4м уровне быстрее и требует меньше ресусров, чем на 7м уровне, но имеет меньшую гибкость. Хотя на современном аппаратном обеспечении эта разница может быть незаметна.
### Horizontal scaling
Балансировщики нагрузки могут быть использованы для горизонтального масштабирования, улучшая производительность и доступность. "Масштабирование вширь" используя стандартные сервера дешевле и приводит к более высокой доступности, чем "масштабирование вверх" одного сервера с более дорогим аппаратным обеспечением (**Вертикальное масштабирование**). Так же проще найти и специалиста, который умеет работать со стандартным аппаратным обеспечением, чем со специализированными Enterprise-системами.
#### Disadvantage(s): horizontal scaling
* Горизонтальное масштабирование увеливает сложность система и предполагает клонирование серверов:
* Сервера не должны хранить состояние, например сессию или изображение пользователя
* Сессии должны хранится в центразиванном хранилище, например в [database](#database) (SQL, NoSQL) или в [cache](#cache) (Redis, Memcached)
* С увеличением количества серверов, принимающие сервера на следующем уровне должны обрабатывать больше одновременных запросов
### Disadvantage(s): load balancer
* Балансировщик нагрузки может стать узким место в производительности системы, если он неправильно сконфигурирован или его аппаратное обеспечение слишком слабое.
* Балансировщик нагрузки позволяет избежать единой точки отказа, но увеличивает совокупную сложность всей системы.
* Единственный балансировщик становится единой точкой отказа, использование нескольких балансировщиком еще больше усложняет систему.
### Source(s) and further reading
* [NGINX architecture](https://www.nginx.com/blog/inside-nginx-how-we-designed-for-performance-scale/)
* [HAProxy architecture guide](http://www.haproxy.org/download/1.2/doc/architecture.txt)
* [Scalability](http://www.lecloud.net/post/7295452622/scalability-for-dummies-part-1-clones)
* [Wikipedia](https://en.wikipedia.org/wiki/Load_balancing_(computing))
* [Layer 4 load balancing](https://www.nginx.com/resources/glossary/layer-4-load-balancing/)
* [Layer 7 load balancing](https://www.nginx.com/resources/glossary/layer-7-load-balancing/)
* [ELB listener config](http://docs.aws.amazon.com/elasticloadbalancing/latest/classic/elb-listener-config.html)
## Reverse proxy (web server)
Source: Wikipedia
Обратный прокси-сервер - это веб-сервер, который централизует внутренние сервисы и предоставляет уницифицированный интерфейс для доступа из публичной сети. Клиенсткие запросы перенаправляются на сервер, который их будет обрабабывать, и затем обратный прокси возвращает ответ клиенту.
Дополнительные преимущества:
* **повышенная безопасность** - скрывает информацию о бэкенд-серверах, блокирует IP адреса, ограничивает допустимое количество соединений на клиента
* **повешенная масштабируемость и гибкость** - клиенсткое приложение знает только IP адрес прокси-сервера, таким образом можно менять количество серверов или изменять их конфигурацию
* **SSL терминация** - расшифровка входящих запросов и шифровка ответов; в таком случае бэкенд-сервера не тратят свои ресурсы на эти потенциально трудоемкие операции
* нет необходимости устанавливать [X.509 сертификаты](https://ru.wikipedia.org/wiki/X.509)
* **Сжатие** - сжатие ответов сервера клиенту
* **Кэширование** - возвращает ответы для закэшированных запросов
* **Статическое содержимое** - предоставляет статическое содержимое напрямую:
* HTML/CSS/JS
* Фотографии
* Видео
* и т.д.
### Load balancer vs reverse proxy
* Использование балансировщика нагрузки полезно при наличии нескольких серверов. Часто балансировщики направляют трафик на сервера, выполняющие одинаковую функцию.
* Обратный прокси-сервер может быть полезен даже при использовании одного веб-сервера или сервера приложений, предоставляе преимущества, описанные в предыдущей секции
* Такие решения, как NGINX и HAProxy могут поддерживать как реверс-прокси 7го уровня, так и балансировку нагрузки
### Disadvantage(s): reverse proxy
* Использование обратного прокси-сервера увиличивает сложность системы в целом
* Использование одного прокси-сервера создает единую точку отказа. Настройка нескольких обратных прокси-серверов ([Аварийное переключение](https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B2%D0%B0%D1%80%D0%B8%D0%B9%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%BA%D0%BB%D1%8E%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5)) еще больше усложняет систему.
### Source(s) and further reading
* [Reverse proxy vs load balancer](https://www.nginx.com/resources/glossary/reverse-proxy-vs-load-balancer/)
* [NGINX architecture](https://www.nginx.com/blog/inside-nginx-how-we-designed-for-performance-scale/)
* [HAProxy architecture guide](http://www.haproxy.org/download/1.2/doc/architecture.txt)
* [Wikipedia (ru)](https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%B1%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%BA%D1%81%D0%B8)
## Application layer
Source: Intro to architecting systems for scale
Разделение веб-уровня и уровня приложение (так же известного как уровень платформы) позволяет масштабировать и настраивать оба уровня независимо. Для добавления нового API может понадобиться добавление нового сервера на уровне приложение, но необязатльно на веб-уровне. **Принцип единой отвественности** подразумевает созданте небольших и автономных сервисов, который работают вместе. Небольшие команды с небольшими сервисами могут быстрее расти.
Worker-сервера на уровне приложений позволяют поддерживать [asynchronism](#asynchronism).
### Microservices
[Микросервисная архитектура](https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B8%D0%BA%D1%80%D0%BE%D1%81%D0%B5%D1%80%D0%B2%D0%B8%D1%81%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%B0%D1%80%D1%85%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%83%D1%80%D0%B0) может быть описана как набор независимо развёртываемых, небольших, модульных сервисов. Каждый сервис работает как независый процесс и взаимодействует на основе предустановленного легковесного протокола для обслуживания бизнес задачи. 1
Микросервисы Pinterest могут включать: профиль пользователя, подписчик, лента, поиск, загрущка фото и т.д.
### Service Discovery
Ведя учет зарегистрованных имен, адресов и порто, такие системы как [Consul](https://www.consul.io/docs/index.html), [Etcd](https://coreos.com/etcd/docs/latest), и [Zookeeper](http://www.slideshare.net/sauravhaloi/introduction-to-apache-zookeeper) помогают сервисам находит друг друга. Проверки состояния [Health checks](https://www.consul.io/intro/getting-started/checks.html) позволяют убедиться в работоспособности сервера с помощью [HTTP](#hypertext-transfer-protocol-http) запросы. Consul и Etcd имеют [key-value store](#key-value-store), которое может быть полезно для хранения конфигурации и других общих данных.
### Disadvantage(s): application layer
* Добавление уровня приложений со слабосвязанными сервисами требует другого подхода для архитектуры и процессов (в отличие от монолитной системы).
* Микросервисная архитектура усложняет развертывание и эксплуатацию сервисов.
### Source(s) and further reading
* [Intro to architecting systems for scale](http://lethain.com/introduction-to-architecting-systems-for-scale)
* [Crack the system design interview](http://www.puncsky.com/blog/2016-02-13-crack-the-system-design-interview)
* [Сервис-ориентированная архитектура](https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B5%D1%80%D0%B2%D0%B8%D1%81-%D0%BE%D1%80%D0%B8%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%B0%D1%80%D1%85%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%83%D1%80%D0%B0)
* [Introduction to Zookeeper](http://www.slideshare.net/sauravhaloi/introduction-to-apache-zookeeper)
* [Here's what you need to know about building microservices](https://cloudncode.wordpress.com/2016/07/22/msa-getting-started/)
## Database
Источник: Scaling up to your first 10 million users
### Relational database management system (RDBMS)
Реляционная база данных (SQL) - это набор данных, организованных в виде таблиц.
**ACID** - описывает набор свойст [транзакций для реляционных баз данных](https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B7%D0%B0%D0%BA%D1%86%D0%B8%D1%8F_(%D0%B8%D0%BD%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0)).
* **Атомарность (Atomicity)** - каждая транзакция выполняется либо целиком, либо не выполняется совсем (откатывается)
* **Согласованность (Consistency)** - любая транзакция переводит базу данных из одного правильного состояния в другое правильное состояние, сохраняя согласованность данных
* **Изолированность (Isolation)** - параллельное выполнение транзакцией должно иметь такие же результаты, как и их последовательное выполнение
* **Стойкость (Durability)** - после завершение транзакции, данные должны остаться сохранёнными
Существует ряд подходов для масштабирования реляционных баз данных:
* репликация "ведущий-ведомый"
* репликация "ведущий-ведущий"
* федерализация
* шардирование
* денормализация
* SQL тюнинг
#### Master-slave replication
Ведущий сервер работает на чтение и запись, реплицируя записи на один или более ведомых серверов. Ведомый сервер работает только на чтение. Ведомые сервера могу реплицировать на дополнительные ведомые сервера (как в древовидной структуре). Если ведущий сервер перестает работать, система продолжает работать в режиме только на чтение до тех пор, пока один из ведомых серверов не станет ведущим, или пока новый ведущий сервер не будет создан.
Источник: Scalability, availability, stability, patterns
##### Disadvantage(s): master-slave replication
* Для переключения ведомого сервера в ведущий необходима дополнительная логика
* См. [Disadvantage(s): replication](#disadvantages-replication) для пунктом, характерных для подходов "ведущий-ведомый" и "ведущий-ведущий".
#### Master-master replication
Оба ведущих сервера работают на чтение и запись и координирует операции записи между собою. Если один из ведущих серверов перестают работать, система может продолжать работать на чтение и запись.
Источник: Scalability, availability, stability, patterns
##### Disadvantage(s): master-master replication
* Необходим балансировщик нагрузки или понадобиться изменить логику приложение для опеределения куда будет идти запись.
* Большинство систем "ведущий-ведущий" либо слабо согласованы (нарушая ACID) либо имеют большую задержку из-за необходимости синхронизации.
* При возрастании количества серверов на запись (ведущих) возрастает задержка и возникает необходимость разрешения конфликтов.
* См. [Disadvantage(s): replication](#disadvantages-replication) для пунктом, характерных для подходов "ведущий-ведомый" и "ведущий-ведущий".
##### Disadvantage(s): replication
* Существует риск потери данных, если ведущий сервер перестает работать до того, как новые данные будут реплицированы на другие сервера.
* Операции записи реплицируются на ведомый сервера. Если совершается много операций на запись, ведомые сервера могут быть перегружены реплицированием этих операций, влияя на производительность операций на чтение.
* С ростом количества ведомых серверов увеличивается объем репликации, что приводит к задержке репликации.
* На некоторых системах, запись на ведущем сервере может делаться в несколько потоков, выполняемых параллельно. Запись на ведомых серверах происходит последовательно в один поток.
* Репликация требует большего количества аппаратного обеспечения и увеличивает общую сложность системы.
##### Source(s) and further reading: replication
* [Scalability, availability, stability, patterns](http://www.slideshare.net/jboner/scalability-availability-stability-patterns/)
* [Multi-master replication](https://en.wikipedia.org/wiki/Multi-master_replication)
#### Federation
Source: Scaling up to your first 10 million users
Федерализация (или функциальное разделение) разбивает базы данных по функциям. Например, вместо одной монолитной базы данных, можно создать три отдельных базы данных:
**форум**, **пользоватили** и **товары**, что приведет к меньшему количествую операций чтения и записи в каждую базу данных и, как следствие, сократить задержку репликации. Меньшие базы данных позволяют хранить больше данных в памяти, что приводит к более оптимальному использованию кэширования. Из-за отстуствие единого ведущего сервера, операции записи можно делать параллельно, увеличавая пропускную способность.
##### Disadvantage(s): federation
* Федерализация неэффективна, если схема базы данных требует больших функций или таблиц.
* Неободимо изменить логику приложения, чтобы определить, с какими базами данных работать.
* Операция соединения данных (JOIN) становится сложнее [server link](http://stackoverflow.com/questions/5145637/querying-data-by-joining-two-tables-in-two-database-on-different-servers).
* Федерализация требует большего количества аппаратного обеспечения и увеличивает общую сложность системы.
##### Source(s) and further reading: federation
* [Scaling up to your first 10 million users](https://www.youtube.com/watch?v=w95murBkYmU)
#### Sharding
Источник: Scalability, availability, stability, patterns
Шардирование распределяет данны между разными базами данных так, что каждя база данных управляет только частью данных. Например, с увеличением количества пользователей в базу данных пользователей добавляются новые сервера (шарды).
Аналогично [federation](#federation), шардинг уменьшает количество операций записи и чтения на каждый сервер, уменьшая репликацию и улучшая кэширование. Размер индексов также уменьшается, что приводит к улучшение производительность и более быстрым запросам. Если один из шардов выходит из строя, другие шарды продолжают работать. Во избежание потери данных можно ввести дополнительную репликацию данных. Так же как и с федерализацией, нету централизованного сервера на запись, что позволяет делать запись параллельно, увиличая пропускную способность.
Расптространненый подход шардирования таблицы пользователей основан на разделении по имени или местоположению.
##### Disadvantage(s): sharding
* Логика приложения должна быть адаптирована к работе с шардами, что может привести к более сложным SQL запросам.
* Данные могут неравномерно распределяться среди шардов. Например, использование данных активных пользователей, находящихся на одном шарде, увеличивают нагрузку на него.
* Балансировка усложняет систему. Функция шардирования, основанная на [consistent hashing](http://www.paperplanes.de/2011/12/9/the-magic-of-consistent-hashing.html) может уменьшить общий объем передаваемых данных.
* Соединение данных (JOIN) из нескольких шардов сложнее
* Шардирование требует большего количества аппаратного обеспечения и увеличивает общую сложность системы.
##### Source(s) and further reading: sharding
* [The coming of the shard](http://highscalability.com/blog/2009/8/6/an-unorthodox-approach-to-database-design-the-coming-of-the.html)
* [Shard database architecture](https://en.wikipedia.org/wiki/Shard_(database_architecture))
* [Consistent hashing](http://www.paperplanes.de/2011/12/9/the-magic-of-consistent-hashing.html)
#### Denormalization
Денормализация - это попытка улучшить скорость чтения за счет производительности записи. Избыточные копии данных записываюся в несколько таблиц для избежания сложных операций соединения данных. Некоторый СУБД, например [PostgreSQL](https://ru.wikipedia.org/wiki/PostgreSQL) и Oracle поддерживают [материализованное представление](https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D0%B7%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%B4%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5), которые выполнюят задачу хранения избыточных данных и поддержку их согласованности.
При использовании [federation](#federation) и [sharding](#sharding), данные становятся распределенными. В результате выполнение операций соединения данных усложняется. Денормализация может позволить избавиться от необходимости в сложных JOIN запросах.
В большинстве систем, количество операций на чтение значительно больше операций на запись (100:1, или даже 1000:1). Операция на чтение в результате сложного соединения данных может быть очень ресурсоемкой и требованть значительного времени, потраченного на операции c жестким диском.
##### Disadvantage(s): denormalization
* Данные дублируются.
* Ограничения могу помочь поддерживать избыточные копии данных в актуальном состоянии, но увиличивают сложность архитектуры базы данных
* Денормализованная база данных под большой нагрузкой может работать медленее, чем её нормализованный аналог.
###### Source(s) and further reading: denormalization
* [Денормализация](https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B5%D0%BD%D0%BE%D1%80%D0%BC%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D0%B7%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F)
#### SQL tuning
SQL тюнинг - это обширная тема, описанная во многих [книгах](https://www.amazon.com/s/ref=nb_sb_noss_2?url=search-alias%3Daps&field-keywords=sql+tuning)).
Очень важно проводить **бенчмарки** и **профилирование** для имитации и обнаружения узких мест.
* **Бенчмарк** - эталонный тест производительности, имитация высокой нагрузки с помощью таких средств, как [ab](http://httpd.apache.org/docs/2.2/programs/ab.html).
* **Профилирование** - отслеживание проблем производительность с помощью таки средства, как [slow query log](http://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/slow-query-log.html)
Проведение бенчмарков и профилирования может указать на следующие шаги оптимизации.
##### Tighten up the schema
* Запись в MySQL на смежные блоки для быстрого доступа.
* Использование `CHAR` вместо `VARCHAR` для полей с фиксированной длиной.
* `CHAR` обеспечивает быстрый произвольный доступ, в случае с `VARCHAR` необходимо найти конец строки для перехода на следующую.
* Использование `TEXT` для больших фрагментов текста (например, блог-посты). `TEXT` позволяет делать булевый поиск. Использование поля типа `TEXT` приводит к хранению указателя на диске, которые иоспользуется для поиска этого блока.
* Использование `INT` для больших числе до 2^32.
* Использование `DECIMAL` для денежных едениц для избежания ошибок, связанных с представлением в формате с плавающей точкой.
* Избежание хранения большиъ `BLOBS`, вместо этого хранение указателя на место хранения объекта.
* Установка ограничения `NOT NULL`, где возможно, для улучшения производительности ([improve search performance](http://stackoverflow.com/questions/1017239/how-do-null-values-affect-performance-in-a-database-search)).
##### Use good indices
* Запрос столбцов (включая операторы `SELECT`, `GROUP BY`, `ORDER BY`, `JOIN`) может быть быстрее с индексами.
* Индексы обычно представляют собой самобалансирующиеся [B-деревья](https://ru.wikipedia.org/wiki/B-%D0%B4%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B2%D0%BE), которые хранят данные отсортированными, позволяют поиск, последовательный доступ, вставку и удаление с логарифмической сложностью.
* Создание индексы может потребовать хранения данных в памяти, требуя больше места.
* Операции записи могут быть медленне, так как индекс тоже необходимо обновлять.
* При загрузке большого объема данных отключение индексов может помочь для ускорения этой операции; индексы в таком случае обновляются после загрузки данных.
##### Avoid expensive joins
* [Denormalize](#denormalization), если необходимо повысить производительность.
##### Partition tables
* Разбиение таблицы, поместив часто используемые данные в отдельную таблицу, для того, чтобы хранить ее в памяти.
##### Tune the query cache
* В некоторых случаях, кэширование запросов ([query cache](https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/query-cache.html)) может привести к проблемам с производительностью ([performance issues](https://www.percona.com/blog/2016/10/12/mysql-5-7-performance-tuning-immediately-after-installation/)).
##### Source(s) and further reading: SQL tuning
* [Tips for optimizing MySQL queries](http://aiddroid.com/10-tips-optimizing-mysql-queries-dont-suck/)
* [Is there a good reason i see VARCHAR(255) used so often?](http://stackoverflow.com/questions/1217466/is-there-a-good-reason-i-see-varchar255-used-so-often-as-opposed-to-another-l)
* [How do null values affect performance?](http://stackoverflow.com/questions/1017239/how-do-null-values-affect-performance-in-a-database-search)
* [Slow query log](http://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/slow-query-log.html)
### NoSQL
NoSQL - это набор данных, представленных в виде **базы ключ-значение**, **документориентированной базы данных**, **колоночной базы данных** или **графовой база данных**. Данны денормализованы и операции соединения данных обычно происходят на уровне кода. Большинство NoSQL хранилищ не поддерживают ACID свойств транзакий и характеризуются [согласованностью в конечном счете](https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BE%D0%B3%D0%BB%D0%B0%D1%81%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C_%D0%B2_%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D0%B5%D1%87%D0%BD%D0%BE%D0%BC_%D1%81%D1%87%D1%91%D1%82%D0%B5).
Для описания свойств NoSQL баз данных используют **BASE** свойства. Согласно [CAP Theorem](#cap-theorem), BASE придерживается доступности данных, а не их согласованности.
* **В целом доступные** - система гарантирует доступность.
* **Неокончательное (soft) удаление** - состояние ситемы может со временем измениться, даже без дополнительный операций.
* **Согласованность в конечном счете (eventual consistency)** - данные в системе станут согласованными в течение некоторого времени, если в течение этого времени не будут приходить новые данные.
Вместе с выбором между [SQL or NoSQL](#sql-or-nosql), надо сделать выбор типа NoSQL базы данных, которая подходит для вашего сценария использования. В следующей секции представлены **базы ключ-значение**, **документориентированные базы данных**, **колоночные базы данных** или **графовые база данных**.
#### Key-value store
> Абстракция: хэщ-таблица
База данных типа ключ-значение обычно позволяет выполнять операции чтение и записи со сложностью O(1) и используют оперативную память или SSD. Эти базы данных могут поддерживать [лексикографический порядок](https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%B5%D0%BA%D1%81%D0%B8%D0%BA%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%BF%D0%BE%D1%80%D1%8F%D0%B4%D0%BE%D0%BA), позволяя эффективно выполнять запросы на диапазон ключей. Базы этого типа позволяют хранить мета-данные вместе с данными.
Такие базы данных имеют высокую производительность и обычно используют для простых моделей данных или для быстро изменяющихся данных, таких как кэши, находящиейся в оперативной памяти. Обычно они предоставляют ограниченный набор действий. Поэтому сложность смещается на уровень приложение в том случае, если необходимы дополнительные действия.
Базы данных типа ключ-значнеие являются основой для более сложных система, таких как Документоориентированных базы данных, и, в некоторых случаях, графовые базы данных.
##### Source(s) and further reading: key-value store
* [База данных "ключ-значение"](https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B0%D0%B7%D0%B0_%D0%B4%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D1%85_%C2%AB%D0%BA%D0%BB%D1%8E%D1%87-%D0%B7%D0%BD%D0%B0%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5%C2%BB)
* [Disadvantages of key-value stores](http://stackoverflow.com/questions/4056093/what-are-the-disadvantages-of-using-a-key-value-table-over-nullable-columns-or)
* [Redis architecture](http://qnimate.com/overview-of-redis-architecture/)
* [Memcached architecture](https://www.adayinthelifeof.nl/2011/02/06/memcache-internals/)
#### Document store
> Абстракция: база данных "ключ-значение" с документами в качестве значения
Документнориентированная база данных работает с документами (XML, JSON, бинарные и др.), где документ хранит все информацию об объекте. Такие базы данные предоставляют API или язык для запросов по внутренней структуре самих документов. *Обратите внимание, что такая же функциональность может быть доступна и для метаданных, тем самым размывая разницу между этими двумя типа данных.*
В зависимости от реализации, документы могут быть организованы по коллекциям, меткам, метаданным или директориям. Документы могут быть организованы и сгруппированы вместе, и одновременно иметь поля, которых нет в других документах.
Такие базы данных как [MongoDB](https://www.mongodb.com/mongodb-architecture) и [CouchDB](https://blog.couchdb.org/2016/08/01/couchdb-2-0-architecture/) предоставляют SQL-подобный язык для выполнения сложных запросов. [DynamoDB](http://www.read.seas.harvard.edu/~kohler/class/cs239-w08/decandia07dynamo.pdf) работает с данными в виде "ключ-значение" и с документами.
Документоориентированные базы данных предоставляют высокую гибкость и часто используются для работы с данными, структура которых может меняться.
##### Source(s) and further reading: document store
* [Документоориентированная СУБД](https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%BE%D0%BA%D1%83%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%BE%D1%80%D0%B8%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%A1%D0%A3%D0%91%D0%94)
* [MongoDB architecture](https://www.mongodb.com/mongodb-architecture)
* [CouchDB architecture](https://blog.couchdb.org/2016/08/01/couchdb-2-0-architecture/)
* [Elasticsearch architecture](https://www.elastic.co/blog/found-elasticsearch-from-the-bottom-up)
#### Wide column store
Source: SQL & NoSQL, a brief history
> Абстракция: вложенная ассоциативная таблица `ColumnFamily>`
Основной единицой данных в колоночных базах данных является колонка - пара имя/значение. Колонки могут быть сгруппированы в семейства колонок (по аналогии с SQL таблицей). Следующим уровнем будет супер-семейство колонок. Значение каждой колонки можно получить по ключу строки. Все колонки с одинаковым ключом строки формируют строку. Каждое значение содержит временную метку для версионности и разрешения конфликтов.
Google представили [Bigtable](http://www.read.seas.harvard.edu/~kohler/class/cs239-w08/chang06bigtable.pdf), как первую колоночную базу данных, которая была создана под влиянием [HBase](https://www.mapr.com/blog/in-depth-look-hbase-architecture), часто используемой в экосистеме Hadoop, и [Cassandra](http://docs.datastax.com/en/cassandra/3.0/cassandra/architecture/archIntro.html) от Facebook. BigTable, HBase, and Cassandra и другие базы данных этого типа хранят ключи в лексикографическом порядке, позволяя делать эффективные запросы по диапазону ключей.
Колоночные базы данных имеют высокую доступность и масштабируемость. Часто они используются для очень больших объемов данных.
##### Source(s) and further reading: wide column store
* [SQL & NoSQL, a brief history](http://blog.grio.com/2015/11/sql-nosql-a-brief-history.html)
* [Bigtable architecture](http://www.read.seas.harvard.edu/~kohler/class/cs239-w08/chang06bigtable.pdf)
* [HBase architecture](https://www.mapr.com/blog/in-depth-look-hbase-architecture)
* [Cassandra architecture](http://docs.datastax.com/en/cassandra/3.0/cassandra/architecture/archIntro.html)
#### Graph database
Source: Graph database
> Абстракция: граф
В графовой базе данных, каждый узел это запись, а ребра это связь между двумя узлаим. Графовые базы данных оптимизированы для представление сложных связей с множеством внешних ключей или связей многих ко многим.
Графовые базы данных имеют высокую производительность для моделей данных со сложными связями, как в социальных сетях. Они относительно новые и не пока не используются широко. Может быть сложно найти средства и ресурсы для их разработки. Получить доступ ко многим графам можно только с помощью [REST APIs](#representational-state-transfer-rest).
##### Source(s) and further reading: graph
* [Графовая база данных](https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D1%80%D0%B0%D1%84%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D0%B1%D0%B0%D0%B7%D0%B0_%D0%B4%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D1%85)
* [Neo4j](https://neo4j.com/)
* [FlockDB](https://blog.twitter.com/2010/introducing-flockdb)
#### Source(s) and further reading: NoSQL
* [Explanation of base terminology](http://stackoverflow.com/questions/3342497/explanation-of-base-terminology)
* [NoSQL databases a survey and decision guidance](https://medium.com/baqend-blog/nosql-databases-a-survey-and-decision-guidance-ea7823a822d#.wskogqenq)
* [Scalability](http://www.lecloud.net/post/7994751381/scalability-for-dummies-part-2-database)
* [Introduction to NoSQL](https://www.youtube.com/watch?v=qI_g07C_Q5I)
* [NoSQL patterns](http://horicky.blogspot.com/2009/11/nosql-patterns.html)
### SQL or NoSQL
Source: Transitioning from RDBMS to NoSQL
Причины использовать **SQL**:
* Структурированные данные
* Строгая схема
* Реаляционные данные
* Необходимость сложных соединений (JOIN)
* Транзакции
* Понятные шаблоны масштабирования
* Широко используются: разработчики, сообщество, код, средства и т.д.
* Поиск по индексу очень быстрый
Причины использовать **NoSQL**:
* Частично-структурированные данные
* Динамическая или гибкая схема данных
* Нереляицонные данные
* Нет необходимости в сложных соединениях (JOIN)
* Хранение большого количества данных (TB или PB)
* Очень большая нагрузка связанная с работой с данными
* Большая пропуская способность для IOPS (количество операций ввода-вывода в секунду)
Примеры данных, хорошо подходящих для NoSQL:
* Скоростное сохранение clickstream данных и данных журналирования (logs)
* Список лидеров или общий счет
* Временные данные, например, корзина
* Таблицы с частым доступом (горячие таблицы)
* Метаданные или данные для поиска
##### Source(s) and further reading: SQL or NoSQL
* [Scaling up to your first 10 million users](https://www.youtube.com/watch?v=w95murBkYmU)
* [SQL vs NoSQL differences](https://www.sitepoint.com/sql-vs-nosql-differences/)
## Cache
TBD
### Client caching
TBD
### CDN caching
TBD
### Web server caching
TBD
### Database caching
TBD
### Application caching
TBD
### Caching at the database query level
TBD
### Caching at the object level
TBD
### When to update the cache
TBD
#### Cache-aside
TBD
##### Disadvantage(s): cache-aside
TBD
#### Write-through
TBD
##### Disadvantage(s): write through
TBD
#### Write-behind (write-back)
TBD
##### Disadvantage(s): write-behind
TBD
#### Refresh-ahead
TBD
##### Disadvantage(s): refresh-ahead
TBD
### Disadvantage(s): cache
TBD
### Source(s) and further reading
TBD
## Asynchronism
TBD
### Message queues
TBD
### Task queues
TBD
### Back pressure
TBD
### Disadvantage(s): asynchronism
TBD
### Source(s) and further reading
TBD
## Communication
TBD
### Hypertext transfer protocol (HTTP)
TBD
#### Source(s) and further reading: HTTP
TBD
### Transmission control protocol (TCP)
TBD
### User datagram protocol (UDP)
TBD
#### Source(s) and further reading: TCP and UDP
TBD
### Remote procedure call (RPC)
TBD
#### Disadvantage(s): RPC
TBD
### Representational state transfer (REST)
TBD
#### Disadvantage(s): REST
TBD
### RPC and REST calls comparison
TBD
#### Source(s) and further reading: REST and RPC
TBD
## Security
TBD
### Source(s) and further reading
TBD
## Appendix
TBD
### Powers of two table
TBD
#### Source(s) and further reading
TBD
### Latency numbers every programmer should know
TBD
#### Latency numbers visualized
![](https://camo.githubusercontent.com/77f72259e1eb58596b564d1ad823af1853bc60a3/687474703a2f2f692e696d6775722e636f6d2f6b307431652e706e67)
#### Source(s) and further reading
* [Latency numbers every programmer should know - 1](https://gist.github.com/jboner/2841832)
* [Latency numbers every programmer should know - 2](https://gist.github.com/hellerbarde/2843375)
* [Designs, lessons, and advice from building large distributed systems](http://www.cs.cornell.edu/projects/ladis2009/talks/dean-keynote-ladis2009.pdf)
* [Software Engineering Advice from Building Large-Scale Distributed Systems](https://static.googleusercontent.com/media/research.google.com/en//people/jeff/stanford-295-talk.pdf)
### Additional system design interview questions
> Распространенные задачи на интервью по проектированию систем со ссылками на решение.
| Задача | Ссылки |
|---|---|
| Design a file sync service like Dropbox | [youtube.com](https://www.youtube.com/watch?v=PE4gwstWhmc) |
| Design a search engine like Google | [queue.acm.org](http://queue.acm.org/detail.cfm?id=988407)
[stackexchange.com](http://programmers.stackexchange.com/questions/38324/interview-question-how-would-you-implement-google-search)
[ardendertat.com](http://www.ardendertat.com/2012/01/11/implementing-search-engines/)
[stanford.edu](http://infolab.stanford.edu/~backrub/google.html) |
| Design a scalable web crawler like Google | [quora.com](https://www.quora.com/How-can-I-build-a-web-crawler-from-scratch) |
| Design Google docs | [code.google.com](https://code.google.com/p/google-mobwrite/)
[neil.fraser.name](https://neil.fraser.name/writing/sync/) |
| Design a key-value store like Redis | [slideshare.net](http://www.slideshare.net/dvirsky/introduction-to-redis) |
| Design a cache system like Memcached | [slideshare.net](http://www.slideshare.net/oemebamo/introduction-to-memcached) |
| Design a recommendation system like Amazon's | [hulu.com](https://web.archive.org/web/20170406065247/http://tech.hulu.com/blog/2011/09/19/recommendation-system.html)
[ijcai13.org](http://ijcai13.org/files/tutorial_slides/td3.pdf) |
| Design a tinyurl system like Bitly | [n00tc0d3r.blogspot.com](http://n00tc0d3r.blogspot.com/) |
| Design a chat app like WhatsApp | [highscalability.com](http://highscalability.com/blog/2014/2/26/the-whatsapp-architecture-facebook-bought-for-19-billion.html)
| Design a picture sharing system like Instagram | [highscalability.com](http://highscalability.com/flickr-architecture)
[highscalability.com](http://highscalability.com/blog/2011/12/6/instagram-architecture-14-million-users-terabytes-of-photos.html) |
| Design the Facebook news feed function | [quora.com](http://www.quora.com/What-are-best-practices-for-building-something-like-a-News-Feed)
[quora.com](http://www.quora.com/Activity-Streams/What-are-the-scaling-issues-to-keep-in-mind-while-developing-a-social-network-feed)
[slideshare.net](http://www.slideshare.net/danmckinley/etsy-activity-feeds-architecture) |
| Design the Facebook timeline function | [facebook.com](https://www.facebook.com/note.php?note_id=10150468255628920)
[highscalability.com](http://highscalability.com/blog/2012/1/23/facebook-timeline-brought-to-you-by-the-power-of-denormaliza.html) |
| Design the Facebook chat function | [erlang-factory.com](http://www.erlang-factory.com/upload/presentations/31/EugeneLetuchy-ErlangatFacebook.pdf)
[facebook.com](https://www.facebook.com/note.php?note_id=14218138919&id=9445547199&index=0) |
| Design a graph search function like Facebook's | [facebook.com](https://www.facebook.com/notes/facebook-engineering/under-the-hood-building-out-the-infrastructure-for-graph-search/10151347573598920)
[facebook.com](https://www.facebook.com/notes/facebook-engineering/under-the-hood-indexing-and-ranking-in-graph-search/10151361720763920)
[facebook.com](https://www.facebook.com/notes/facebook-engineering/under-the-hood-the-natural-language-interface-of-graph-search/10151432733048920) |
| Design a content delivery network like CloudFlare | [figshare.com](https://figshare.com/articles/Globally_distributed_content_delivery/6605972) |
| Design a trending topic system like Twitter's | [michael-noll.com](http://www.michael-noll.com/blog/2013/01/18/implementing-real-time-trending-topics-in-storm/)
[snikolov .wordpress.com](http://snikolov.wordpress.com/2012/11/14/early-detection-of-twitter-trends/) |
| Design a random ID generation system | [blog.twitter.com](https://blog.twitter.com/2010/announcing-snowflake)
[github.com](https://github.com/twitter/snowflake/) |
| Return the top k requests during a time interval | [cs.ucsb.edu](https://www.cs.ucsb.edu/sites/cs.ucsb.edu/files/docs/reports/2005-23.pdf)
[wpi.edu](http://davis.wpi.edu/xmdv/docs/EDBT11-diyang.pdf) |
| Design a system that serves data from multiple data centers | [highscalability.com](http://highscalability.com/blog/2009/8/24/how-google-serves-data-from-multiple-datacenters.html) |
| Design an online multiplayer card game | [indieflashblog.com](http://www.indieflashblog.com/how-to-create-an-asynchronous-multiplayer-game.html)
[buildnewgames.com](http://buildnewgames.com/real-time-multiplayer/) |
| Design a garbage collection system | [stuffwithstuff.com](http://journal.stuffwithstuff.com/2013/12/08/babys-first-garbage-collector/)
[washington.edu](http://courses.cs.washington.edu/courses/csep521/07wi/prj/rick.pdf) |
| Design an API rate limiter | [https://stripe.com/blog/](https://stripe.com/blog/rate-limiters) |
| Add a system design question | [Contribute](#contributing) |
### Real world architectures
> Статья о том, как спроектированы действующие системы.
Источник: Twitter timelines at scale
**Не вдавайтесь в мельчайшие подробности, вместо этого:*
* Определите основные принципы, общие технологии и шаблоны, которые встречаются в этих статьях
* Изучите, какие проблемы решаются каждым компонентом, где это работает, а где нет
* Обратите внимание секции, описывающие полученный опыт и работу над ошибками
| Тип | Система | Ссылки |
|---|---|---|
| Обработка данных | **MapReduce** - распределённая обработка данных от Google | [research.google.com](http://static.googleusercontent.com/media/research.google.com/zh-CN/us/archive/mapreduce-osdi04.pdf) |
| Обработка данных | **Spark** - распределённая обработка данных от Databricks | [slideshare.net](http://www.slideshare.net/AGrishchenko/apache-spark-architecture) |
| Обработка данных | **Storm** - распределённая обработка данных от Twitter | [slideshare.net](http://www.slideshare.net/previa/storm-16094009) |
| | | |
| Хранилище данных | **Bigtable** - распределённая колоночная база данных от Google | [harvard.edu](http://www.read.seas.harvard.edu/~kohler/class/cs239-w08/chang06bigtable.pdf) |
| Хранилище данных | **HBase** - Реализация Bigtable с открытым исходным кодом | [slideshare.net](http://www.slideshare.net/alexbaranau/intro-to-hbase) |
| Хранилище данных | **Cassandra** - распределённая колоночная база данных от Facebook | [slideshare.net](http://www.slideshare.net/planetcassandra/cassandra-introduction-features-30103666)
| Хранилище данных | **DynamoDB** - Документно-ориенитрованная база данных от Amazon | [harvard.edu](http://www.read.seas.harvard.edu/~kohler/class/cs239-w08/decandia07dynamo.pdf) |
| Хранилище данных | **MongoDB** - Документно-ориенитрованная база данных | [slideshare.net](http://www.slideshare.net/mdirolf/introduction-to-mongodb) |
| Хранилище данных | **Spanner** - Глобально-распределённая база данных от Google | [research.google.com](http://research.google.com/archive/spanner-osdi2012.pdf) |
| Хранилище данных | **Memcached** - распределённый кэш, хранящийся в памяти | [slideshare.net](http://www.slideshare.net/oemebamo/introduction-to-memcached) |
| Хранилище данных | **Redis** - Распеределенная система кэширавния с возможностью сохранения и типами данных | [slideshare.net](http://www.slideshare.net/dvirsky/introduction-to-redis) |
| | | |
| Файловая система | **Google File System (GFS)** - распределённая файловая система | [research.google.com](http://static.googleusercontent.com/media/research.google.com/zh-CN/us/archive/gfs-sosp2003.pdf) |
| Файловая система | **Hadoop File System (HDFS)** - Реализация GFS с открытым исходным кодом | [apache.org](http://hadoop.apache.org/docs/stable/hadoop-project-dist/hadoop-hdfs/HdfsDesign.html) |
| | | |
| Другое | **Chubby** - Система блокировки для слабосвязанных распределённых систем от Google | [research.google.com](http://static.googleusercontent.com/external_content/untrusted_dlcp/research.google.com/en/us/archive/chubby-osdi06.pdf) |
| Другое | **Dapper** - Система отслеживания операций в распределённых системах | [research.google.com](http://static.googleusercontent.com/media/research.google.com/en//pubs/archive/36356.pdf)
| Другое | **Kafka** - Очередь сообщений Pub/sub от LinkedIn | [slideshare.net](http://www.slideshare.net/mumrah/kafka-talk-tri-hug) |
| Другое | **Zookeeper** - Централизованная инфраструктура и сервисы для синхронизации распределённых систем | [slideshare.net](http://www.slideshare.net/sauravhaloi/introduction-to-apache-zookeeper) |
| | Добавьте архитектуру | [Contribute](#contributing) |
### Company architectures
| Компания | Ссылки |
|---|---|
| Amazon | [Amazon architecture](http://highscalability.com/amazon-architecture) |
| Cinchcast | [Producing 1,500 hours of audio every day](http://highscalability.com/blog/2012/7/16/cinchcast-architecture-producing-1500-hours-of-audio-every-d.html) |
| DataSift | [Realtime datamining At 120,000 tweets per second](http://highscalability.com/blog/2011/11/29/datasift-architecture-realtime-datamining-at-120000-tweets-p.html) |
| DropBox | [How we've scaled Dropbox](https://www.youtube.com/watch?v=PE4gwstWhmc) |
| ESPN | [Operating At 100,000 duh nuh nuhs per second](http://highscalability.com/blog/2013/11/4/espns-architecture-at-scale-operating-at-100000-duh-nuh-nuhs.html) |
| Google | [Google architecture](http://highscalability.com/google-architecture) |
| Instagram | [14 million users, terabytes of photos](http://highscalability.com/blog/2011/12/6/instagram-architecture-14-million-users-terabytes-of-photos.html)
[What powers Instagram](http://instagram-engineering.tumblr.com/post/13649370142/what-powers-instagram-hundreds-of-instances) |
| Justin.tv | [Justin.Tv's live video broadcasting architecture](http://highscalability.com/blog/2010/3/16/justintvs-live-video-broadcasting-architecture.html) |
| Facebook | [Scaling memcached at Facebook](https://cs.uwaterloo.ca/~brecht/courses/854-Emerging-2014/readings/key-value/fb-memcached-nsdi-2013.pdf)
[TAO: Facebook’s distributed data store for the social graph](https://cs.uwaterloo.ca/~brecht/courses/854-Emerging-2014/readings/data-store/tao-facebook-distributed-datastore-atc-2013.pdf)
[Facebook’s photo storage](https://www.usenix.org/legacy/event/osdi10/tech/full_papers/Beaver.pdf)
[How Facebook Live Streams To 800,000 Simultaneous Viewers](http://highscalability.com/blog/2016/6/27/how-facebook-live-streams-to-800000-simultaneous-viewers.html) |
| Flickr | [Flickr architecture](http://highscalability.com/flickr-architecture) |
| Mailbox | [From 0 to one million users in 6 weeks](http://highscalability.com/blog/2013/6/18/scaling-mailbox-from-0-to-one-million-users-in-6-weeks-and-1.html) |
| Netflix | [A 360 Degree View Of The Entire Netflix Stack](http://highscalability.com/blog/2015/11/9/a-360-degree-view-of-the-entire-netflix-stack.html)
[Netflix: What Happens When You Press Play?](http://highscalability.com/blog/2017/12/11/netflix-what-happens-when-you-press-play.html) |
| Pinterest | [From 0 To 10s of billions of page views a month](http://highscalability.com/blog/2013/4/15/scaling-pinterest-from-0-to-10s-of-billions-of-page-views-a.html)
[18 million visitors, 10x growth, 12 employees](http://highscalability.com/blog/2012/5/21/pinterest-architecture-update-18-million-visitors-10x-growth.html) |
| Playfish | [50 million monthly users and growing](http://highscalability.com/blog/2010/9/21/playfishs-social-gaming-architecture-50-million-monthly-user.html) |
| PlentyOfFish | [PlentyOfFish architecture](http://highscalability.com/plentyoffish-architecture) |
| Salesforce | [How they handle 1.3 billion transactions a day](http://highscalability.com/blog/2013/9/23/salesforce-architecture-how-they-handle-13-billion-transacti.html) |
| Stack Overflow | [Stack Overflow architecture](http://highscalability.com/blog/2009/8/5/stack-overflow-architecture.html) |
| TripAdvisor | [40M visitors, 200M dynamic page views, 30TB data](http://highscalability.com/blog/2011/6/27/tripadvisor-architecture-40m-visitors-200m-dynamic-page-view.html) |
| Tumblr | [15 billion page views a month](http://highscalability.com/blog/2012/2/13/tumblr-architecture-15-billion-page-views-a-month-and-harder.html) |
| Twitter | [Making Twitter 10000 percent faster](http://highscalability.com/scaling-twitter-making-twitter-10000-percent-faster)
[Storing 250 million tweets a day using MySQL](http://highscalability.com/blog/2011/12/19/how-twitter-stores-250-million-tweets-a-day-using-mysql.html)
[150M active users, 300K QPS, a 22 MB/S firehose](http://highscalability.com/blog/2013/7/8/the-architecture-twitter-uses-to-deal-with-150m-active-users.html)
[Timelines at scale](https://www.infoq.com/presentations/Twitter-Timeline-Scalability)
[Big and small data at Twitter](https://www.youtube.com/watch?v=5cKTP36HVgI)
[Operations at Twitter: scaling beyond 100 million users](https://www.youtube.com/watch?v=z8LU0Cj6BOU)
[How Twitter Handles 3,000 Images Per Second](http://highscalability.com/blog/2016/4/20/how-twitter-handles-3000-images-per-second.html) |
| Uber | [How Uber scales their real-time market platform](http://highscalability.com/blog/2015/9/14/how-uber-scales-their-real-time-market-platform.html)
[Lessons Learned From Scaling Uber To 2000 Engineers, 1000 Services, And 8000 Git Repositories](http://highscalability.com/blog/2016/10/12/lessons-learned-from-scaling-uber-to-2000-engineers-1000-ser.html) |
| WhatsApp | [The WhatsApp architecture Facebook bought for $19 billion](http://highscalability.com/blog/2014/2/26/the-whatsapp-architecture-facebook-bought-for-19-billion.html) |
| YouTube | [YouTube scalability](https://www.youtube.com/watch?v=w5WVu624fY8)
[YouTube architecture](http://highscalability.com/youtube-architecture) |
### Company engineering blogs
> Вопросы могут быть связаны с архитектурой компаний, в которые вы собеседуетесь.
* [Airbnb Engineering](http://nerds.airbnb.com/)
* [Atlassian Developers](https://developer.atlassian.com/blog/)
* [AWS Blog](https://aws.amazon.com/blogs/aws/)
* [Bitly Engineering Blog](http://word.bitly.com/)
* [Box Blogs](https://blog.box.com/blog/category/engineering)
* [Cloudera Developer Blog](http://blog.cloudera.com/)
* [Dropbox Tech Blog](https://tech.dropbox.com/)
* [Engineering at Quora](http://engineering.quora.com/)
* [Ebay Tech Blog](http://www.ebaytechblog.com/)
* [Evernote Tech Blog](https://blog.evernote.com/tech/)
* [Etsy Code as Craft](http://codeascraft.com/)
* [Facebook Engineering](https://www.facebook.com/Engineering)
* [Flickr Code](http://code.flickr.net/)
* [Foursquare Engineering Blog](http://engineering.foursquare.com/)
* [GitHub Engineering Blog](http://githubengineering.com/)
* [Google Research Blog](http://googleresearch.blogspot.com/)
* [Groupon Engineering Blog](https://engineering.groupon.com/)
* [Heroku Engineering Blog](https://engineering.heroku.com/)
* [Hubspot Engineering Blog](http://product.hubspot.com/blog/topic/engineering)
* [High Scalability](http://highscalability.com/)
* [Instagram Engineering](http://instagram-engineering.tumblr.com/)
* [Intel Software Blog](https://software.intel.com/en-us/blogs/)
* [Jane Street Tech Blog](https://blogs.janestreet.com/category/ocaml/)
* [LinkedIn Engineering](http://engineering.linkedin.com/blog)
* [Microsoft Engineering](https://engineering.microsoft.com/)
* [Microsoft Python Engineering](https://blogs.msdn.microsoft.com/pythonengineering/)
* [Netflix Tech Blog](http://techblog.netflix.com/)
* [Paypal Developer Blog](https://devblog.paypal.com/category/engineering/)
* [Pinterest Engineering Blog](https://medium.com/@Pinterest_Engineering)
* [Quora Engineering](https://engineering.quora.com/)
* [Reddit Blog](http://www.redditblog.com/)
* [Salesforce Engineering Blog](https://developer.salesforce.com/blogs/engineering/)
* [Slack Engineering Blog](https://slack.engineering/)
* [Spotify Labs](https://labs.spotify.com/)
* [Twilio Engineering Blog](http://www.twilio.com/engineering)
* [Twitter Engineering](https://blog.twitter.com/engineering/)
* [Uber Engineering Blog](http://eng.uber.com/)
* [Yahoo Engineering Blog](http://yahooeng.tumblr.com/)
* [Yelp Engineering Blog](http://engineeringblog.yelp.com/)
* [Zynga Engineering Blog](https://www.zynga.com/blogs/engineering)
#### Source(s) and further reading
Хотите добавить блог? Во избежание дублирования, добавьте его в этот репозиторий:
* [kilimchoi/engineering-blogs](https://github.com/kilimchoi/engineering-blogs)
## Under development
Заинтересованы в добавлении раздела или в завершении того, что уже в процессе? [Содействуйте!](#contributing)!
* распределённые вычисления с MapReduce
* Согласованное хеширование
* Scatter gather
* [Содействие](#contributing)
## Credits
Источники указаны в самом документе.
Особая благодарность:
* [Hired in tech](http://www.hiredintech.com/system-design/the-system-design-process/)
* [Cracking the coding interview](https://www.amazon.com/dp/0984782850/)
* [High scalability](http://highscalability.com/)
* [checkcheckzz/system-design-interview](https://github.com/checkcheckzz/system-design-interview)
* [shashank88/system_design](https://github.com/shashank88/system_design)
* [mmcgrana/services-engineering](https://github.com/mmcgrana/services-engineering)
* [System design cheat sheet](https://gist.github.com/vasanthk/485d1c25737e8e72759f)
* [A distributed systems reading list](http://dancres.github.io/Pages/)
* [Cracking the system design interview](http://www.puncsky.com/blog/2016-02-13-crack-the-system-design-interview)
## Contact info
Сообщайте мне, если вы хотите обсудить любые проблемы, вопросы или комментарии к этому документу.
Моя контактная информация доступна здесь: [GitHub page](https://github.com/donnemartin).
## License
*I am providing code and resources in this repository to you under an open source license. Because this is my personal repository, the license you receive to my code and resources is from me and not my employer (Facebook).*
Copyright 2017 Donne Martin
Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0)
http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/