Systemdesign ist der Prozess der Definition der Architektur, Komponenten, Module, Schnittstellen und Daten für ein System, um bestimmte Anforderungen zu erfüllen. Dabei geht es darum, Benutzeranforderungen in einen detaillierten Entwurf zu übersetzen, der die Implementierungsphase leitet. Das Ziel besteht darin, eine gut organisierte und effiziente Struktur zu schaffen, die den beabsichtigten Zweck erfüllt und dabei Faktoren wie Skalierbarkeit, Wartbarkeit und Leistung berücksichtigt.

Die Beherrschung des Systemdesigns ist für jeden, der robuste und skalierbare Systeme aufbauen möchte, von entscheidender Bedeutung. Unser umfassendes Kurs Systemdesign vermittelt Ihnen das Wissen und die Fähigkeiten, um in diesem Bereich hervorragende Leistungen zu erbringen. Anhand praktischer Beispiele und Experteneinblicken erfahren Sie, wie Sie Benutzeranforderungen effektiv in detaillierte Designs umsetzen, die erfolgreich umgesetzt werden können.

Wichtige Themen für das Systemdesign

• Warum Systemdesign lernen?
• Ziele des Systemdesigns
• Komponenten des Systemdesigns
• Systemdesign-Lebenszyklus (SDLC)
• Systemarchitektur
• Modularität und Schnittstellen im Systemdesign
• Weiterentwicklung/Upgrade/Skalierung eines bestehenden Systems
• Beispiel für ein Systemdesign: Flugreservierungssystem
• Vorteile des Systemdesigns

Warum Systemdesign lernen?

In jedem Entwicklungsprozess, sei es Software oder eine andere Technologie, ist die wichtigste Phase Design . Ohne die Entwurfsphase können Sie nicht mit der Implementierung oder dem Testteil fortfahren. Das Gleiche gilt auch für das System.

Systemdesign ist nicht nur ein wichtiger Schritt in der Entwicklung des Systems, sondern bildet auch das Rückgrat für die Bewältigung außergewöhnlicher Szenarien, da es die Geschäftslogik von Software darstellt.

Die Bedeutung der Systemdesignphase in SDLC

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Aus den oben genannten SDLC-Schritten geht klar hervor, dass das Systemdesign als Rückgrat fungiert, denn egal wie gut der Codierungsteil ausgeführt wird, er wird später irrelevant, wenn das entsprechende Design nicht gut ist. Hier erhalten wir wichtige und wichtige Informationen darüber, warum in jedem produktbasierten Unternehmen danach gefragt wird.

Ziele des Systemdesigns

1. Praktikabilität : Wir brauchen ein System, das auf die Zielgruppen (Benutzer) abzielt, die sie entwerfen.
2. Genauigkeit : Das obige Systemdesign sollte so gestaltet sein, dass es nahezu alle Anforderungen erfüllt, um die herum es entworfen wurde, seien es funktionale oder nichtfunktionale Anforderungen.
3. Vollständigkeit : Das Systemdesign sollte alle Benutzeranforderungen erfüllen
4. Effizient : Das Systemdesign sollte so gestaltet sein, dass weder eine Überbeanspruchung, die die Kosten der Ressourcen übersteigt, noch eine Unterauslastung erfolgen darf, da dies, wie wir inzwischen wissen, zu einer geringen Durchsatzleistung (Ausgabe) und einer geringeren Reaktionszeit (Latenz) führen wird.
5. Zuverlässigkeit : Das entworfene System sollte sich für einen bestimmten Zeitraum in der Nähe einer störungsfreien Umgebung befinden.
6. Optimierung : Zeit und Raum sind wahrscheinlich nur das, was wir tun, damit Codeblöcke für einzelne Komponenten in einem System funktionieren.
7. Skalierbar (Flexibilität) : Das Systemdesign sollte im Laufe der Zeit an die unterschiedlichen Benutzerbedürfnisse der Kunden angepasst werden können, von denen wir wissen, dass sie sich im Laufe der Zeit ständig ändern werden. Das beste Beispiel hier ist das bekannte Unternehmen Nokia. Dies ist der wichtigste Aspekt beim Systemdesign und der Grund dafür, warum eines von 100 Startups langfristig erfolgreich ist. Das beste Beispiel hier ist techcodeview.com.

Ziele des Systemdesigns

alphabetisch nummeriert

Hinweis: Systemdesign hilft uns auch dabei, Fehlertoleranz zu erreichen, d. h. die Fähigkeit einer Software, auch dann weiterzuarbeiten, wenn selbst eine oder zwei Komponenten ausfallen.

Nachdem wir nun einen Blick auf die oben genannten Ziele geworfen und diese durchgegangen sind, wollen wir nun die Vorteile des Systemdesigns diskutieren, um es besser zu verstehen, da die folgenden Vorteile unser Verständnis noch näher an die Realität bringen.

Komponenten des Systemdesigns

Nachfolgend sind einige der Hauptkomponenten des Systemdesigns aufgeführt. kurz besprochen. Die detaillierte Version davon wird in verschiedenen Beiträgen besprochen:

1. Load Balancer: Wichtigste Komponente für Skalierbarkeit, Verfügbarkeit und Leistungsmessungen für Systeme.
2. Wichtige Value Stores: Es handelt sich um ein Speichersystem ähnlich wie Hashtabellen, bei dem Schlüsselwertspeicher verteilte Hashtabellen sind.
3. Blob-Speicher: Blob steht für „Binary Large Objects“ und ist, wie der Name schon sagt, ein Speicher für unstrukturierte Daten wie YouTube und Netflix.
4. Datenbanken: Es handelt sich um eine organisierte Sammlung von Daten, sodass sie leicht abgerufen und geändert werden können.
5. Ratenbegrenzer: Diese legen die maximale Anzahl von Anfragen fest, die ein Dienst erfüllen kann.
6. Überwachungssystem: Hierbei handelt es sich im Wesentlichen um Software, bei der Systemadministratoren Infrastrukturen wie Bandbreite, CPU, Router, Switches usw. überwachen.
7. Warteschlange für verteilte Systemnachrichten: Transaktionsmedium zwischen Produzenten und Konsumenten.
8. Verteilter eindeutiger ID-Generator: Bei großen verteilten Systemen laufen in jedem Moment mehrere Aufgaben ab. Um sie zu unterscheiden, weisen Sie jedem Ereignis ein entsprechendes Tag zu.
9. Verteilte Suche: Auf jeder Website werden wichtige Informationen, nach denen Besucher suchen, in die Suchleiste eingefügt.
10. Verteilte Protokollierungsdienste: Abfolgen von Ereignissen von Ende zu Ende verfolgen.
11. Verteilter Taskplaner: Rechenressourcen wie CPU, Arbeitsspeicher, Speicher usw.

Komponenten des Systemdesigns

Lebenszyklus des Systemdesigns (SDLC)

Der System Design Life Cycle (SDLC) ist ein umfassender Prozess, der die Schritte beschreibt, die beim Entwurf und der Entwicklung eines Systems erforderlich sind, sei es eine Softwareanwendung, eine Hardwarelösung oder ein integriertes System, das beides kombiniert. Es umfasst eine Reihe von Phasen, die Ingenieure durch die Erstellung eines Systems führen, das auf die Bedürfnisse des Benutzers und die Unternehmensziele abgestimmt ist. Ziel des SDLC ist es sicherzustellen, dass das Endprodukt zuverlässig, skalierbar und wartbar ist.

Die Phasen (Stufen) des Systemdesign-Lebenszyklus sind:

1. Planung
2. Machbarkeitsstudie
3. System-Design
4. Implementierung
5. Testen
6. Einsatz
7. Wartung und Support

Systemarchitektur

Softwarearchitektur ist eine Art und Weise, wie wir definieren wie die Komponenten eines Entwurfs dargestellt werden, Entwurf und Bereitstellung von Software .

Es handelt sich im Grunde um den Skelettentwurf eines Softwaresystems, der Komponenten, Abstraktionsebenen und andere Aspekte eines Softwaresystems darstellt. Um es in der Sprache eines Laien zu verstehen, muss das Ziel oder die Logik eines Unternehmens glasklar und auf einem einzigen Blatt Papier dargelegt sein. Hier finden Sie Ziele großer Projekte und weitere Anleitungen zur Skalierung für das bestehende System und zukünftige zu skalierende Systeme.

Systemarchitekturmuster

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Komponenten in der Softwarearchitektur zu organisieren. Und die unterschiedliche vordefinierte Organisation von Komponenten in Softwarearchitekturen werden als Softwarearchitekturmuster bezeichnet. Viele Muster wurden ausprobiert und getestet. Die meisten von ihnen haben verschiedene Probleme erfolgreich gelöst. In jedem Muster sind die Komponenten unterschiedlich organisiert, um ein bestimmtes Problem in Softwarearchitekturen zu lösen.

Zu den verschiedenen Arten von Softwarearchitekturmustern gehören:

1. Geschichtetes Muster
2. Client-Server-Muster
3. Ereignisgesteuertes Muster
4. Mikrokernel-Muster
5. Microservices-Muster

Systemarchitekturmuster

Modularität und Schnittstellen im Systemdesign

• Modulares Design bezieht sich auf eine Methode/ein Verfahren für das Produktdesign, bei dem kleinere, unabhängige Elemente integriert oder kombiniert werden, um ein fertiges Produkt zu schaffen. Ein großes Produkt (wie ein Auto) kann mithilfe des modularen Designansatzes in kleinere, einfachere Komponenten zerlegt werden, die separat entwickelt und hergestellt werden. Das endgültige Produkt entsteht durch die Integration (oder den Zusammenbau) jeder dieser Komponenten.
• Schnittstellen im Systemdesign ist der Bereich, in dem Benutzer interagieren. Es besteht aus den Bildschirmanzeigen, die die Systemnavigation erleichtern, den Bildschirmen und Formularen zur Datenerfassung sowie den Systemberichten.

Weiterentwicklung/Upgrade/Skalierung eines bestehenden Systems

Mit der zunehmenden Nutzung von Technologien, sei es offline oder online, ist es heute für jeden Entwickler ein Muss, eine zu entwerfen und zu erstellen skalierbares System . Wenn das System nicht skalierbar ist, ist es bei steigender Benutzerzahl sehr wahrscheinlich, dass das System abstürzt. Daher kommt das Konzept der Skalierung ins Spiel.

xd Bedeutung

Angenommen, es gibt ein System mit Konfigurationen bestimmter Festplatten und RAM, das Aufgaben erledigt. Wenn wir nun unser System weiterentwickeln oder vergrößern müssen, haben wir zwei Möglichkeiten.

1. Upgrade-Spezifikationen des bestehenden Systems: Wir verbessern lediglich den Prozessor, indem wir den Arbeitsspeicher und die Festplattengröße sowie viele andere Komponenten erweitern. Beachten Sie, dass uns hier die Skalierbarkeit und Verfügbarkeit der Netzwerkbandbreite egal ist. Hier arbeiten wir entwicklungsgemäß am Verfügbarkeitsfaktor, wobei wir nur berücksichtigen, dass die Skalierbarkeit erhalten bleibt. Dies wird als vertikale Skalierung bezeichnet.
2. Erstellen Sie ein verteiltes System, indem Sie mehrere Systeme miteinander verbinden: Wir sehen oben, dass wir für diese Maßnahme mehrere Systeme benötigen, wenn die Skalierbarkeit nicht den Anforderungen entspricht, da Verfügbarkeitsmaßnahmen eine Einschränkung haben. Um zu skalieren, benötigen wir mehr Systeme (mehr Blockblöcke) und dies wird als horizontale Skalierung bezeichnet.

Weiterentwicklung/Upgrade/Skalierung eines bestehenden Systems

Daten fließen zwischen Systemen durch Datenflussdiagramme oder DFDs .

int zu string c++

Datenflussdiagramme oder DFDs ist definiert als eine grafische Darstellung des Datenflusses durch Informationen. DFD soll zeigen, wie ein System in kleinere Teile unterteilt ist, und den Datenfluss zwischen diesen Teilen hervorheben.

Hier ist ein Beispiel, um die Grundstruktur des Datenflussdiagramms zu demonstrieren:

Grundstruktur des Datenflussdiagramms

Bestandteile eines DFD:

Darstellung	Handlung ausgeführt
Quadrat	Definiert die Quelle oder das Ziel der Daten
Pfeil	Identifiziert den Datenfluss und fungiert als Pipeline, durch die Informationen fließen
Kreis/Blase	Stellt einen Prozess dar, der den eingehenden Datenfluss in ausgehende Daten umwandelt
Rechteck öffnen	Es handelt sich um einen Datenspeicher oder ein Data-at-Rest/temporäres Repository für Daten

Notiz: Sender und Empfänger sollten immer in Großbuchstaben geschrieben werden. Vielmehr empfiehlt es sich, Großbuchstaben zu verwenden, die gemäß den DFD-Konventionen in quadratischen Feldern platziert werden.

Beispiel für ein Systemdesign: Flugreservierungssystem

Nachdem wir bisher die Grundlagen des Systemdesigns besprochen haben, wollen wir das Systemdesign nun anhand eines einfachen Beispiels verstehen – dem Flugreservierungssystem.

Um die Komponenten und das Design des Flugreservierungssystems besser zu verstehen, werfen wir zunächst einen Blick auf das Flussdiagramm auf Kontextebene:

Beispiel für ein Systemdesign: Flugreservierungssystem

Lassen Sie uns nun das DFD des Airline Reservation Systems verstehen:

• Im obigen Flussdiagramm ist Passagier , Reisebüro , Fluggesellschaft sind die Quellen, über die Daten migriert werden.
• Von hier aus werden Daten übermittelt Passagier bucht ein Flugticket wie mit dem DFD-Pfeilzeichen gezeigt, wo der Reiseantrag gestellt wird.
• Nun werden diese Daten, wie oben gezeigt, über zwei Quellen übertragen, nämlich „ Reisebüro ' Und ' Fluggesellschaft ‘ wo, wenn der Sitzplatz verfügbar ist Präferenzen Und Flug Die Anfrage wird an die Quelle gestellt.
• Reisebüro und entsprechendes Ticketing werden nach Wunsch platziert.
• Wenn kein Ticket verfügbar ist, wird eine Passagierreservierungsanfrage an die Quelle – die Fluggesellschaft – gestellt.

Vorteile des Systemdesigns

Nach der ausführlichen Diskussion der Einführung in das Systemdesign ist es nun ein Muss, seine Vor- und Nachteile zu besprechen.

Prioritätswarteschlange Java

Der größte Vorteil des Systemdesigns besteht darin, Full-Stack-Entwicklern durch die synergetische Verbindung von API-Protokoll-Gateways, Netzwerken und Datenbanken Bewusstsein und Kreativität zu vermitteln.

Zu den Hauptvorteilen des Systemdesigns gehören:

• Reduziert die Designkosten eines Produkts.
• Schneller Softwareentwicklungsprozess
• Spart insgesamt Zeit in SDLC
• Erhöht die Effizienz und Konsistenz eines Programmierers.
• Spart Ressourcen

Systemdesign lernen: Systemdesign-Tutorial