（GeekBand）系统设计与实践 系统设计七剑客

大纲

• 同步
• 网络
• 数据库
• 分布式
• 性能
• 估算
• 面向对象

案例

• 社交网站信息流
• 日志统计
• 网络爬虫
• 电商产品页面

Concurrency

Thread vs. Process

Consumer and Producer

Blockingqueue

Tracking:（log记录）

Synchronized（同步）：每次请求直接写入磁盘

Asynchronized（异步）：先放入缓冲区，每隔一段时间刷新到磁盘上

Network

OSI模型（上到下封包）

• Application Layer（*http1.0/1.1协议，应用层）
• Presentaation Layer（应用层）
• Session Layer（会话层）
• Transport Layer（*TCP,UDP协议，传输层）
• Network Layer（网络层）
• Data Link Layer（数据连接层）
• Physical Layer（物理层）

Visit URL

What happens after you typed a URL in your browser and pressed return key?

（*寻址与建立链接是关键）

1. 访问DNS
2. DNS返回网页服务器IP地址
3. 与网页服务器建立连接（三次无首，80端口）
4. 浏览器与服务器建立http会话（接受数据）
5. 浏览器解析数据，渲染网页
6. 关闭浏览器，终止http会话

Database

Relational DB vs. KV Store（关系型数据库VS.KeyValue存储）

Sharding vs. Clustering（分片VS.集群）

TinyURL：

Store the mapping from shortlink code to full URL.

document:

• code:varchar(8)
• url:varchar(1000)
• created_at:timestamp
• We also need to store the reverse mapping from URL back to code.

Distribute System

How to scala Tiny URL service?(规模化Tiny URL服务)

• Stateless frontend servers behind a load balancer（负载均衡）
• Sharded/replicated database(on shortlink code)（数据库备份化）
• Memcached to scala read traffic（逐层加cache提高性能）
• Spread write load（平分化）
• Locally buffered evevt tracking + async flush to high-throughput messagequeue
• Use a distributed unique IDgenerator(64-bit)

Performance

Cache is KEY!

• Numbers Everyone Should Know
• L1 cache reference 0.5ns
• Branch mispredict 5ns
• L2 cache reference 7ns
• Mutex lock/unlock 25ns
• Main memory reference 100ns
• Compress 1K bytes with Zippy 3,000ns
• Send 2K bytes over 1 Gbps network 20,000ns
• Read 1 MB sequentially from memory 250,000ns
• Round trip within same datacenter 500,000ns
• Disk seek 10,000,000ns
• Read 1 MB sequentially from disk 20,000,000ns
• Send packet CA->Netherlands->CA 150,000,000ns

Estimation

How many piano tuners are there in the entire world?

Tiny URL:How much is total storage?

• URL Length 10-1000 chars.
• Total accumulated URL number 100M
• New URL registrations are on the order 100,000/day(1/sec)
• Redirect requests are on the order of 100M/day(1000/sec)

Design Pattern

23patterns

• MVC(前后端分离，中间件连接)
• Singleton（保证只有一个实例）
• Factory（工业框架，生成一系列子类）
• Iterator（迭代器，提供方法顺序访问聚合对象并且不暴露内部特征）
• Decorator（装饰器，为对象添加额外职责）
• Facade