آموزش مسترکلاس طراحی و معماری سیستم + بررسی نمونه‌های واقعی - آخرین آپدیت

سرفصل ها و درس ها

مقدمه‌ای بر طراحی سیستم Introduction to System Design

• چرا طراحی سیستم اهمیت دارد Why System Design Matters

• چگونه مانند یک معمار فکر کنیم How to Think Like an Architect

• نیازمندی‌های کاربردی (Functional) Functional Requirements

• نیازمندی‌های غیرکاربردی (Non-Functional) Non-Functional Requirements

• محاسبات تخمینی سریع - بخش اول Back-of-Envelope Calculations - Part 1

• محاسبات تخمینی سریع - بخش دوم Back-of-Envelope Calculations - Part 2

• چارچوب طراحی ۴ مرحله‌ای The 4-Step Design Framework

• ضمیمه بخش ۱ (تمرینات، سوالات متداول و بیشتر) Section 1 Handout - (Exercises, FAQs and more)

اجزای سازنده مقیاس‌پذیری Building Blocks of Scalability

• توضیح مقیاس‌بندی عمودی (Vertical Scaling) Vertical Scaling Explained

• مبانی مقیاس‌بندی افقی (Horizontal Scaling) Horizontal Scaling Fundamentals

• مبانی Load Balancing Load Balancing Basics

• الگوریتم‌های Load Balancing - بخش اول Load Balancing Algorithms - Part 1

• الگوریتم‌های Load Balancing - بخش دوم Load Balancing Algorithms - Part 2

• طراحی سرویس‌های Stateless Stateless Service Design

• الگوهای Service Discovery Service Discovery Patterns

• قطع‌کننده‌های مدار (Circuit Breakers) و تاب‌آوری Circuit Breakers and Resilience

• ضمیمه بخش ۲ (تمرینات، سوالات متداول و بیشتر) Section 2 Handout - (Exercises, FAQs and more)

تمرین موردکاوی ۱: کوتاه‌کننده لینک (URL Shortener) Case Study Assignment 1 - URL Shortener

• نیازمندی: تمرین طراحی کوتاه‌کننده لینک Requirement: Design a URL Shortener Assignment

• راهکار: طراحی API Solution: API Design

• راهکار: طراحی دیتابیس Solution: Database Design

• راهکار: استراتژی کدگذاری (Encoding) Solution: Encoding Strategy

• راهکار: مقیاس‌بندی و کشینگ Solution: Scaling & Caching

• ضمیمه بخش ۳ (تمرینات، سوالات متداول و بیشتر) Section 3 Handout - (Exercises, FAQs and more)

مبانی دیتابیس - بخش اول Database Fundamentals - Part 1

• مروری بر دیتابیس‌های SQL SQL Databases Overview

• توضیح ویژگی‌های ACID ACID Properties Explained

• مقدمه‌ای بر NoSQL NoSQL Introduction

• دیتابیس‌های سندی (Document) Document Databases

• ذخیره‌سازهای کلید-مقدار (Key-Value) Key-Value Stores

• ذخیره‌سازهای خانواده ستونی (Column Family) Column-Family Stores

• دیتابیس‌های گرافی (Graph) Graph Databases

• ضمیمه بخش ۴ (تمرینات، سوالات متداول و بیشتر) Section 4 Handout - (Exercises, FAQs and more)

مبانی دیتابیس - بخش دوم Database Fundamentals - Part 2

• توضیح قضیه CAP CAP Theorem Explained

• مدل‌های سازگاری (Consistency) - بخش اول Consistency Models - Part 1

• مدل‌های سازگاری (Consistency) - بخش دوم Consistency Models - Part 2

• مقایسه ACID در برابر BASE ACID vs BASE

• مبانی ایندکس‌گذاری دیتابیس Database Indexing Basics

• بهینه‌سازی کوئری‌ها Query Optimization

• ضمیمه بخش ۵ (تمرینات، سوالات متداول و بیشتر) Section 5 Handout - (Exercises, FAQs and more)

الگوهای مقیاس‌بندی دیتابیس Database Scaling Patterns

• تکثیر Master-Slave Master-Slave Replication

• مدیریت تاخیر در تکثیر (Replication Lag) Handling Replication Lag

• تکثیر Master-Master Master-Master Replication

• مبانی Sharding دیتابیس Database Sharding Basics

• استراتژی‌های Sharding Sharding Strategies

• هشینگ سازگار (Consistent Hashing) - بخش اول Consistent Hashing - Part 1

• هشینگ سازگار (Consistent Hashing) - بخش دوم Consistent Hashing - Part 2

• فدراسیون و غیرنرمال‌سازی (Denormalization) Federation and Denormalization

• ضمیمه بخش ۶ (تمرینات، سوالات متداول و بیشتر) Section 6 Handout - (Exercises, FAQs and more)

تمرین موردکاوی ۲: اینستاگرام Case Study Assignment 2 - Instagram

• نیازمندی: طراحی اینستاگرام Requirement: Design Instagram

• راهکار: آپلود عکس Solution: Photo Upload

• راهکار: استراتژی ذخیره‌سازی Solution - Storage Strategy

• راهکار: تولید فید (Feed) - بخش اول Solution: Feed Generation - Part 1

• راهکار: تولید فید (Feed) - بخش دوم Solution: Feed Generation - Part 2

• راهکار: طراحی دیتابیس Solution: Database Design

• ضمیمه بخش ۷ (تمرینات، سوالات متداول و بیشتر) Section 7 Handout - (Exercises, FAQs and more)

استراتژی‌های کشینگ (Caching) Caching Strategies

• چرا کشینگ اهمیت دارد Why Caching Matters

• سطوح مختلف کش Cache Levels

• الگوی Cache Aside Cache-Aside Pattern

• مقایسه Write Through در برابر Write Behind Write-Through vs Write-Behind

• استراتژی‌های ابطال کش (Cache Invalidation) Cache Invalidation Strategies

• معماری Redis - بخش اول Redis Architecture - Part 1

• معماری Redis - بخش دوم Redis Architecture - Part 2

• ضمیمه بخش ۸ (تمرینات، سوالات متداول و بیشتر) Section 8 Handout - (Exercises, FAQs and more)

شبکه‌های توزیع محتوا (CDN) Content Delivery Networks

• مبانی CDN CDN Fundamentals

• مقایسه CDNهای Push در برابر Pull Push vs Pull CDNs

• محتوای استاتیک در برابر دینامیک Static vs Dynamic Content

• استریم ویدیو با CDNها Video Streaming with CDNs

• ضمیمه بخش ۹ (تمرینات، سوالات متداول و بیشتر) Section 9 Handout - (Exercises, FAQs and more)

تمرین موردکاوی ۳: یوتیوب Case Study Assignment 3 - Youtube

• نیازمندی: طراحی یوتیوب Requirement: Design YouTube

• راهکار: آپلود ویدیو Solution: Video Upload

• راهکار: پردازش ویدیو Solution: Video Processing

• راهکار: ذخیره‌سازی و CDN Solution: Storage & CDN

• راهکار: استریمینگ Solution: Streaming

• راهکار: سیستم توصیه‌گر Solution: Recommendations

• ضمیمه بخش ۱۰ (تمرینات، سوالات متداول و بیشتر) Section 10 Handout - (Exercises, FAQs and more)

صف‌های پیام و استریم‌ها (Message Queues & Streams) Message Queues & Streams

• مبانی صف پیام (Message Queue) Message Queue Fundamentals

• مقایسه مدل‌های Queue در برابر Topic Queue vs Topic Models

• تضمین‌های تحویل پیام Message Delivery Guarantees

• معماری Kafka - بخش اول Kafka Architecture - Part 1

• معماری Kafka - بخش دوم Kafka Architecture - Part 2

• ضمیمه بخش ۱۱ (تمرینات، سوالات متداول و بیشتر) Section 11 Handout - (Exercises, FAQs and more)

طراحی API API Design

• طراحی REST API REST API Design

• GraphQL GraphQL

• gRPC و Protocol Buffers gRPC & Protocol Buffers

• الگوریتم‌های Rate Limiting Rate Limiting Algorithms

• Idempotency در API API Idempotency

تمرین موردکاوی ۴: واتس‌اپ Case Study Assignment 4 - WhatsApp

• نیازمندی: طراحی واتس‌اپ Requirement: Design WhatsApp

• راهکار: پروتکل پیام‌رسانی Solution: Message Protocol

• راهکار: تحویل پیام Solution: Message Delivery

• راهکار: رمزنگاری سرتاسری (E2E) Solution: E2E Encryption

• راهکار: اشتراک‌گذاری مدیا Solution: Media Sharing

ارتباطات آنی (Real-time) Real-time Communication

• توضیح Long Polling Long Polling Explained

• مبانی WebSockets WebSockets Fundamentals

• رویدادهای ارسالی سرور (SSE) Server-Sent Events (SSE)

• مقیاس‌بندی WebSockets Scaling WebSockets

• سیستم‌های حضور (Presence Systems) Presence Systems

معماری میکروسرویس - بخش اول Microservices Architecture - Part 1

• مونولیت در برابر میکروسرویس Monolith vs Microservices

• مرزهای سرویس (Service Boundaries) Service Boundaries

• ارتباطات بین سرویس‌ها Service Communication

• الگوی API Gateway API Gateway Pattern

• کشف سرویس (Service Discovery) Service Discovery

معماری میکروسرویس - بخش دوم Microservices Architecture - Part 2

• مشکل تراکنش‌های توزیع‌شده Distributed Transactions Problem

• تعهد دو مرحله‌ای (2PC) Two-Phase Commit (2PC)

• استراتژی‌های پیاده‌سازی Saga Saga Implementation Strategies

• رویداد-سورسینگ (Event Sourcing) و CQRS Event Sourcing & CQRS

تمرین موردکاوی ۵: اوبر Case Study Assignment 5 - Uber

• نیازمندی: طراحی اوبر Requirement: Design Uber

• راهکار: سرویس مکان‌یابی Solution: Location Service

• راهکار: ردیابی راننده Solution: Driver Tracking

• راهکار: الگوریتم تطبیق (Matching) Solution: Matching Algorithm

• راهکار: قیمت‌گذاری پویا Solution: Dynamic Pricing

• راهکار: ذخیره‌سازی سفر Solution: Trip Storage

سیستم‌های جستجو Search Systems

• مبانی جستجو و امتیازدهی (Scoring) Search Fundamentals & Scoring

• Elasticsearch و جستجوی توزیع‌شده Elasticsearch & Distributed Search

• سیستم‌های Typeahead و Autocomplete Typeahead & Autocomplete Systems

• شخصی‌سازی جستجو و رتبه‌بندی ML Search Personalization & ML Ranking

تمرین موردکاوی ۶: نتفلیکس Case Study Assignment 6 - Netflix

• نیازمندی: طراحی نتفلیکس Requirement: Design Netflix

• راهکار: کدگذاری بر اساس عنوان (Per Title Encoding) Solution: Per-Title Encoding

• راهکار: CDN اختصاصی Open Connect Solution: Open Connect CDN

• راهکار: استریم تطبیقی (Adaptive Streaming) Solution: Adaptive Streaming

• راهکار: سیستم‌های توصیه‌گر Solution: Recommendation Systems

امنیت و احراز هویت Security & Authentication

• روش‌های احراز هویت و MFA Authentication Methods & MFA

• احراز هویت Session در برابر Token Session vs Token Authentication

• بررسی عمیق JWT JWT Deep Dive

• راهنمای کامل OAuth 2.0 OAuth 2.0 Complete Guide

• الگوهای مجوزدهی (Authorization) Authorization Patterns

تمرین موردکاوی ۷: ایکس (توییتر) Case Study Assignment 7 - X (Twitter)

• نیازمندی: طراحی X (توییتر) Requirement: Design X

• راهکار: ذخیره‌سازی پست‌ها و مدل‌سازی داده‌ها Solution: Post Storage & Data Modeling

• راهکار: تولید تایم‌لاین Solution: Timeline Generation

• راهکار: تشخیص ترندهای آنی Solution: Real-time Trending Detection

مانیتورینگ و مشاهده‌پذیری (Observability) Monitoring & Observability

• ساخت سیستم‌های مشاهده‌پذیر Building Observable Systems

• پیاده‌سازی استک Observability Observability Stack Implementation

• مفاهیم SLIs, SLOs و بودجه خطا (Error Budgets) SLIs, SLOs, and Error Budgets

• سیستم‌های هشداردهی کاربردی Alerting That Actually Works

• مهندسی هرج‌ومرج (Chaos Engineering) Chaos Engineering and Game Days

سیستم‌های پرداخت Payment Systems

• معماری پردازش پرداخت Payment Processing Architecture

• الگوهای Idempotency و قابلیت اطمینان Idempotency and Reliability Patterns

• تشخیص کلاهبرداری و مدیریت ریسک Fraud Detection and Risk Management

• استاندارد PCI و معماری امنیت PCI Compliance and Security Architecture

تمرین موردکاوی ۸: آمازون Case Study Assignment 8 - Amazon

• نیازمندی: طراحی تجارت الکترونیک آمازون Requirement: Design Amazon E-commerce

• راهکار: کاتالوگ محصولات و جستجو Solution: Product Catalog & Search

• راهکار: سبد خرید و مدیریت نشست (Session) Solution: Shopping Cart & Session Management

• راهکار: پردازش سفارش و تامین (Fulfillment) Solution: Order Processing & Fulfillment

سیستم‌های AI/ML AI/ML Systems

• معماری سیستم‌های ML و الگوهای استقرار ML System Architecture & Deployment Patterns

• Feature Storeها و سازگاری داده‌ها Feature Stores & Data Consistency

• ارائه مدل (Model Serving) و بهینه‌سازی استنتاج Model Serving & Inference Optimization

• دیتابیس‌های برداری (Vector DB) و سیستم‌های مدرن AI Vector Databases & Modern AI Systems

تمرین موردکاوی ۹: ChatGPT Case Study Assignment 9 - ChatGPT

• نیازمندی: طراحی ChatGPT Requirement: Design ChatGPT

• راهکار: زیرساخت ارائه LLM Solution: LLM Serving Infrastructure

• راهکار: مدیریت مکالمات و بهینه‌سازی هزینه Solution: Conversation Management & Cost Optimization

سیستم‌های توزیع‌شده (پیشرفته) Distributed Systems (Advanced)

• اجماع با الگوریتم Raft Consensus with Raft Algorithm

• ساعت‌های برداری (Vector Clocks) و علیت توزیع‌شده Vector Clocks & Distributed Causality

• فیلترهای Bloom برای مقیاس بالا Bloom Filters for Scale

• HyperLogLog برای تخمین تعداد اعضا HyperLogLog for Cardinality Estimation

• پروتکل‌های Gossip و انتشار اطلاعات اپیدمیک Gossip Protocols & Epidemic Information Spread

معماری Cloud Native Cloud Native Architecture

• مبانی کانتینرها و کوبرنتیز (Kubernetes) Containers & Kubernetes Fundamentals

• کوبرنتیز در عمل: مقیاس‌بندی و خودترمیمی Kubernetes in Practice - Scaling & Self-Healing

• Service Mesh و الگوی Sidecar Service Mesh & the Sidecar Pattern

• Serverless و الگوهای Event-Driven Serverless & Event-Driven Patterns

تمرین موردکاوی ۱۰: اسپاتیفای Case Study Assignment 10 - Spotify

• نیازمندی: طراحی اسپاتیفای Requirement: Design Spotify

• راهکار: استریم صوتی در مقیاس بالا Solution: Audio Streaming at Scale

• راهکار: همگام‌سازی آفلاین و دانلودها Solution: Offline Sync & Downloads

• راهکار: Discover Weekly و شخصی‌سازی Solution: Discover Weekly & Personalization

آماده‌سازی برای مصاحبه Interview Preparation

• چارچوب مصاحبه RESHADED The RESHADED Interview Framework

• مدیریت زمان و استراتژی مصاحبه Time Management & Interview Strategy

• محاسبات تخمینی سریع Back-of-Envelope Calculations

• برنامه‌ریزی ظرفیت در مصاحبه‌ها Capacity Planning in Interviews

• رسم دیاگرام‌های شفاف سیستم Drawing Clear System Diagrams

• تحلیل Trade-off و توجیه تصمیمات Trade-off Analysis & Decision Justification

• اشتباهات حیاتی مصاحبه که باید از آن‌ها اجتناب کرد Critical Interview Mistakes to Avoid

سری مصاحبه‌های شبیه‌سازی شده Mock Interview Series

• سیستم چت (واتس‌اپ) - بخش اول Chat System (WhatsApp) - Part 1

• سیستم چت (واتس‌اپ) - بخش دوم Chat System (WhatsApp) - Part 2

• سیستم AI/ML (موتور توصیه‌گر) AI/ML System (Recommendation Engine)

• اپلیکیشن Cloud Native Cloud Native Application

• پلتفرم تجارت الکترونیک (آمازون) E-commerce Platform (Amazon)

• داشبورد تحلیل‌های آنی (Real-time Analytics) Real-time Analytics Dashboard

بخش پایانی Outro

• سخن پایانی نویسنده An Outro Note from the Author

بونوس (محتوای تکمیلی) Bonus

• درس بونوس Bonus Lecture