آموزش طراحی سیستم و معماری نرم‌افزار: مبانی تا پیشرفته - آخرین آپدیت

نقش‌ها و مسئولیت‌ها:

• درک تفاوت‌های کلیدی بین معمار نرم‌افزار (Software Architect) و معمار راهکار (Solutions Architect).
• کاوش در تفاوت‌های معماری نرم‌افزار در مقابل طراحی سیستم.
• یادگیری نحوه ساخت و نگهداری چشم‌انداز معماری.

خدمات بومی ابر AWS:

• Amazon IAM: ایجاد کاربر، سیاست‌های نقش و فعال‌سازی MFA.
• مدیریت هزینه: ماشین حساب قیمت‌گذاری AWS، بودجه‌ها و استفاده از لایه رایگان.
• Amazon EC2: انواع نمونه، EBS، مدل‌های قیمت‌گذاری (بر حسب تقاضا، رزرو شده، اختصاصی و برنامه‌های صرفه‌جویی).
• خدمات ذخیره‌سازی: Amazon S3، کلاس‌های ذخیره‌سازی S3، سیاست‌های دسترسی؛ Volumeهای EBS؛ و Amazon EFS.
• شبکه: Amazon VPC، زیرشبکه‌ها، IGWها و مناطق در دسترس.
• متعادل‌سازی بار (Load Balancing): ALB، NLB و ELB با یکپارچه‌سازی EC2 و تحلیل هزینه.
• پایگاه‌های داده: Amazon RDS (MySQL، Aurora)، راه‌اندازی DynamoDB و اتصالات واقعی EC2.
• بدون سرور (Serverless): ساخت توابع AWS Lambda با محرک‌های S3 و ثبت وقایع CloudWatch.
• API Gateway: ایجاد و مدیریت APIهای REST و کاوش گزینه‌های یکپارچه‌سازی.

مفاهیم مهم طراحی سیستم:

• معماری‌های حالتمند (Stateful) در مقابل بدون حالت (Stateless)
• متعادل‌کننده بار (Load Balancer) در مقابل پروکسی معکوس (Reverse Proxy)
• تحمل‌پذیری خطا (Fault Tolerance)، افزونگی (Redundancy)، تکثیر (Replication)
• تشخیص و بازیابی خطا، بازگشت (Rollback) در مقابل پیش‌روی (Roll Forward)
• مکانیزم تلاش مجدد (Retry Mechanism)، مهلت‌ها (Timeouts)، بررسی سلامت (Health Checks)، مکانیزم جایگزین (Fallback Mechanism)
• محدود کردن نرخ (Rate Limiting)
• افزونگی پایگاه داده، پارتیشن‌بندی (Partitioning)، شاردینگ (Sharding)
• مدل‌های سازگاری پایگاه داده، هشینگ سازگار (Consistent Hashing)

پروتکل‌ها و پیام‌رسانی ارتباطی:

• نسخه‌های HTTP، REST، gRPC، GraphQL
• AMQP، RabbitMQ، Apache Kafka
• سیستم‌های رویداد محور (Event-Driven) و جریان داده (Data Streaming)
• Amazon SQS، Amazon SNS، Amazon EventBridge
• وب‌سوکت‌ها (WebSockets)

سبک‌ها و الگوهای معماری:

• کلاینت-سرور (Client-Server)، لایه‌ای (n-tier)، مبتنی بر مولفه (Component-Based)، یکپارچه (Monolithic)، معماری سرویس‌گرا (SOA)
• معماری میکروسرویس (Microservices Architecture)
• طراحی دامنه محور (Domain-Driven Design - DDD)

مفاهیم اصلی میکروسرویس‌ها:

• کشف سرویس (Service Discovery)، متعادل‌کننده بار، دروازه API (API Gateway)
• شبکه سرویس (Service Mesh)، سرور پیکربندی (Configuration Server)، پایگاه داده برای هر سرویس
• الگوی قطع‌کننده مدار (Circuit Breaker Pattern)، الگوی SAGA، CQRS، منبع‌یابی رویداد (Event Sourcing)
• الگوی رقص هماهنگ (Choreography Pattern)، الگوی تجمیع‌کننده (Aggregator Pattern)، بک‌اند برای فرانت‌اند (Backend for Frontend - BFF)

مقایسه:

• یکپارچه در مقابل میکروسرویس‌ها
• SOA در مقابل میکروسرویس‌ها

تکنیک‌های مهاجرت:

• استراتژی‌های تجزیه (Decomposition Strategies)
• الگوی پیچک (Strangler Pattern)
• معماری بدون سرور (Serverless Architecture)

الگوهای طراحی و خدمات محاسباتی AWS

امنیت:

• احراز هویت (Authentication) در مقابل مجوزدهی (Authorization)
• احراز هویت چند عاملی (MFA)، ورود یکپارچه (Single Sign-On - SSO)
• کنترل دسترسی مبتنی بر نقش (RBAC)
• سیاست‌های AWS IAM – مبتنی بر هویت، منبع و نشست
• مدل مسئولیت مشترک (Shared Responsibility Model)
• JWT (JSON Web Tokens) – ایجاد و اعتبارسنجی
• Amazon Cognito، OAuth 2.0 در مقابل OpenID Connect (OIDC)

مقیاس‌پذیری:

• مقیاس‌پذیری عمودی (Vertical Scaling) در مقابل افقی (Horizontal Scaling)
• مقیاس‌پذیری خودکار با Amazon EC2 و ELB
• مقیاس‌پذیری خودکار برنامه AWS
• مقیاس‌پذیری پایگاه داده رابطه‌ای: چالش‌ها و راه‌حل‌ها
• مقیاس‌پذیری با Amazon RDS، Aurora و DynamoDB
• بهترین شیوه‌ها برای طراحی مقیاس‌پذیر

قابلیت اطمینان:

• هدف، مزایا و بده‌بستان‌ها
• اندازه‌گیری MTBF (میانگین زمان بین خرابی‌ها) و MTTF (میانگین زمان تا خرابی)
• ساخت طرح تداوم کسب‌وکار (BCP) و استراتژی بازیابی از فاجعه (Disaster Recovery)
• تضمین قابلیت اطمینان و امنیت شبکه

دسترسی‌پذیری (Availability):

• تأثیرات و چالش‌های دسترسی‌پذیری
• بهینه‌سازی زمان پاسخگویی (Response Time Optimization)
• خوشه‌بندی فعال-فعال (Active-Active) در مقابل فعال-غیرفعال (Active-Passive)
• پیاده‌سازی دسترسی‌پذیری با استفاده از:
  • Amazon EC2، Amazon S3
  • Amazon RDS، Amazon Aurora
  • Amazon DynamoDB
  • برنامه‌های توزیع‌شده جهانی
  • استقرار چند منطقه‌ای (Multi-Region Deployment)
  • CDN از طریق Amazon CloudFront

عملکرد:

• درک معیارها: سرعت، تأخیر (Latency)، توان عملیاتی (Throughput)، پهنای باند (Bandwidth)
• استفاده از معیارهای CloudWatch برای نظارت
• همزمانی (Concurrency) در مقابل موازی‌سازی (Parallelism)
• تخلیه بار (Load Shedding)، دسته‌بندی درخواست (Request Batching)
• بارگذاری تنبل (Lazy Loading) در مقابل بارگذاری مشتاقانه (Eager Loading)

ملاحظات استقرار

• تنظیم عملکرد مخصوص AWS:
  • گروه‌های استقرار EC2 (EC2 Placement Groups)
  • تکنیک‌های تأخیر میلی‌ثانیه‌ای