Cours intensif de conception de systèmes

Leçon 1 • Estimation de l'échelle et de la capacité

Enseigne les calculs approximatifs pour dimensionner les systèmes avant de les concevoir. Des estimations précises évitent la sur-ingénierie et le sous-dimensionnement.

Leçon 2 • Concepts fondamentaux des systèmes distribués

Présente la latence, le débit, la disponibilité et la cohérence comme les quatre piliers du raisonnement distribué. Ces concepts sous-tendent tous les compromis abordés plus tard.

Leçon 3 • Définition des exigences du système

Couvre la collecte structurée d'exigences à l'aide de questions de clarification et de cartographie des contraintes. Produit un énoncé de problème clair qui guide toutes les décisions de conception subséquentes.

Leçon 1 • Techniques de communication en temps réel

Explore les WebSockets et les protocoles de streaming pour les flux de données bidirectionnels à faible latence. Prépare les étudiants à concevoir des systèmes de clavardage, de jeux et de flux en direct.

Leçon 2 • Comment fonctionne l'Internet

Couvre la résolution DNS, TCP/IP et HTTP comme l'épine dorsale de la communication Web. Fournit le contexte de réseau informatique nécessaire pour raisonner sur la latence et la fiabilité.

Leçon 3 • Communication synchrone vs asynchrone

Distingue les modèles requête-réponse des modèles pilotés par événements et leur impact sur le couplage. La conception asynchrone est fondamentale pour des architectures évolutives et résilientes.

Leçon 1 • Catégories de bases de données NoSQL

Passe en revue les magasins clé-valeur, document, famille de colonnes et graphe avec leurs cas d'utilisation idéaux. Associer le modèle de données au type de magasin est la compétence centrale de cette section.

Leçon 2 • Stratégies de mise à l'échelle des bases de données

Couvre la réplication, le partitionnement et les réplicas de lecture comme les principaux outils pour mettre à l'échelle le stockage. Chaque stratégie introduit des compromis spécifiques en matière de cohérence et d'exploitation.

Leçon 3 • Fondements des bases de données relationnelles

Passe en revue les propriétés ACID, la normalisation et l'indexation comme le cœur du stockage relationnel. Ces concepts sont des prérequis pour comprendre quand aller au-delà de SQL.

Leçon 1 • Stratégies d'invalidation de cache

Aborde les modèles d'écriture directe, d'écriture différée et de cache latéral comme les trois approches d'invalidation principales. Une invalidation incorrecte est la principale cause de bogues de données obsolètes.

Leçon 2 • Fondements de la mise en cache

Définit les succès de cache, les échecs, les politiques d'éviction et la TTL comme le vocabulaire de la mise en cache. Comprendre ces mécanismes est requis avant d'appliquer tout modèle de mise en cache.

Leçon 3 • Défis avancés de mise en cache

Couvre les problèmes de troupeau rugissant, de ruée vers le cache et de points chauds qui émergent à grande échelle. Leur résolution nécessite des techniques probabilistes et une conception minutieuse des clés.

Leçon 1 • Mise à l'échelle verticale vs horizontale

Met en contraste la mise à l'échelle d'une seule machine avec la mise à l'échelle sur plusieurs nœuds. La mise à l'échelle horizontale est le fondement de l'architecture cloud-native moderne.

Leçon 2 • Mise à l'échelle automatique et élasticité

Couvre les politiques de mise à l'échelle automatique réactives et prédictives liées aux métriques et aux horaires. Des politiques de mise à l'échelle appropriées empêchent à la fois le sur-dimensionnement et les pannes induites par le trafic.

Leçon 3 • Distribution du trafic mondial

Présente GeoDNS, le routage anycast et les déploiements actif-actif multirégionaux. La distribution mondiale réduit la latence pour les utilisateurs internationaux et améliore la résilience aux sinistres.

Leçon 1 • Plateformes de streaming d'événements

Couvre le streaming basé sur les journaux comme une alternative durable et rejouable aux files d'attente traditionnelles. Le streaming permet l'analyse en temps réel, la source d'événements et les pistes de vérification.

Leçon 2 • Modèles d'architecture pilotée par événements

Applique la source d'événements, CQRS et les modèles saga à des flux de travail distribués complexes. Ces modèles résolvent les problèmes de cohérence que les commits en deux phases ne peuvent pas gérer à grande échelle.

Leçon 3 • Garanties de livraison et ordonnancement

Distingue les sémantiques de livraison au plus une fois, au moins une fois et exactement une fois. Les garanties d'ordonnancement affectent l'exactitude dans les systèmes financiers, d'inventaire et d'audit.

Leçon 1 • Ingénierie du chaos et gestion des SLO

Applique l'injection contrôlée de pannes pour valider les hypothèses de résilience avant que des incidents de production ne surviennent. Les SLO traduisent les objectifs de fiabilité en cibles mesurables et exploitables.

Leçon 2 • Modes de défaillance dans les systèmes distribués

Catalogue les partitions de réseau, les pannes de nœuds et les fautes byzantines comme les principales classes de défaillance. Reconnaître les modes de défaillance est le prérequis pour concevoir des systèmes qui y résistent.

Leçon 3 • Disjoncteurs et cloisons étanches

Présente les disjoncteurs et l'isolation par cloisons étanches comme les deux principaux modèles de confinement des pannes. Ceux-ci empêchent une seule dépendance défaillante de faire s'effondrer l'ensemble du système.

Leçon 1 • Conception d'un raccourcisseur d'URL

Applique le cadre à un problème classique et bien délimité couvrant le hachage, la redirection et l'analyse. Démontre comment des exigences simples révèlent des décisions profondes en matière de stockage et de mise en cache.

Leçon 2 • Conception d'un limiteur de débit distribué

Construit un limiteur de débit à seau de jetons et à fenêtre glissante qui fonctionne sur plusieurs nœuds. Démontre comment la gestion d'état distribuée complique des algorithmes apparemment simples.

Leçon 3 • Conception d'un système de notification

Couvre la livraison multicanal, la file d'attente prioritaire et la déduplication pour les notifications push, courriel et SMS. Intègre les modèles de messagerie, de stockage et de fiabilité de tous les chapitres précédents.

Leçon 4 • Conception d'un fil de médias sociaux

Aborde le fan-out à l'écriture vs le fan-out à la lecture pour la génération de fils d'actualité à grande échelle. Expose la tension entre l'amplification d'écriture et la latence de lecture dans les scénarios à grand nombre d'abonnés.