Cours intensif de conception de systèmes

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

Enseigne l'estimation rapide pour dimensionner les systèmes avant de les concevoir. Des estimations précises évitent le sur-engineering et le sous-dimensionnement.

Leçon 2 • Concepts fondamentaux des systèmes distribués

Introduit la latence, le débit, la disponibilité et la cohérence comme les quatre piliers du raisonnement distribué. Ces concepts sous-tendent chaque compromis abordé ultérieurement.

Leçon 3 • Définition des exigences du système

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

Leçon 1 • Techniques de communication en temps réel

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

Leçon 2 • Comment fonctionne Internet

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

Leçon 3 • Communication synchrone vs asynchrone

Distingue les modèles requête-réponse des modèles événementiels 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

Examine les magasins clé-valeur, document, famille de colonnes et graphe avec leurs cas d'usage idéaux. Faire correspondre 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 sharding et les réplicas de lecture comme les principaux outils pour faire évoluer le stockage. Chaque stratégie introduit des compromis spécifiques en matière de cohérence et d'exploitation.

Leçon 3 • Fondamentaux 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 du cache

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

Leçon 2 • Fondamentaux de la mise en cache

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

Leçon 3 • Défis avancés de la mise en cache

Couvre les problèmes de « thundering herd », d'emballement du cache et de points chauds qui émergent à grande échelle. Leur résolution nécessite des techniques probabilistes et une conception minutieuse des clés.

Leçon 1 • Passage à l'échelle vertical vs horizontal

Oppose la mise à l'échelle d'une seule machine à la répartition 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 plannings. Des politiques de mise à l'échelle appropriées évitent à la fois le sur-dimensionnement et les pannes induites par le trafic.

Leçon 3 • Distribution globale du trafic

Introduit le GeoDNS, le routage anycast et les déploiements actif-actif multi-régions. La distribution globale 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 logs comme une alternative durable et rejouable aux files d'attente traditionnelles. Le streaming permet l'analyse en temps réel, la gestion d'événements source et les pistes d'audit.

Leçon 2 • Modèles d'architecture orientée événements

Applique les modèles de gestion d'événements source, CQRS et saga aux workflows distribués complexes. Ces modèles résolvent les problèmes de cohérence que la validation en deux phases ne peut 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 la correction 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 les incidents de production ne surviennent. Les SLO traduisent les objectifs de fiabilité en cibles mesurables et actionnables.

Leçon 2 • Modes de défaillance dans les systèmes distribués

Catalogue les partitions 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 contre eux.

Leçon 3 • Disjoncteurs et cloisons étanches

Introduit les disjoncteurs et l'isolation par cloisons étanches comme les deux principaux modèles de confinement des pannes. Ceux-ci empêchent une dépendance défaillante unique 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. Montre comment des exigences simples révèlent des décisions profondes 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. Montre comment la gestion d'état distribuée complique des algorithmes apparemment simples.

Leçon 3 • Conception d'un système de notification

Couvre la livraison multi-canal, la mise en file d'attente prioritaire et la déduplication pour les notifications push, e-mail et SMS. Intègre les modèles de messagerie, de stockage et de fiabilité de tous les chapitres précédents.

Leçon 4 • Conception d'un fil d'actualités de réseau social

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