Avalibility

在一年中系統能正常運作的時間比例

Reliability

系統在特定時間內能正常運作的能力

Consistency

使用者在同一時間看到的數據是否一致

• Strong Consistency
• Eventual Consistency: 最終結果會一致，但需要時間

Scalability

• vertical scaling (scaling up)
• horizontal scaling (scaling out)

Redundancy

Latency

Sharding

database partition

Load Balancer

分配Request方法:

1. Round Robin
2. Least Connections
3. Least Response Time
4. IP Hashing
5. Geographic Algorithm

Load Balancer怎麼知道Server是否正常運作?

• Health Check

Example: Nginx, AWS ELB

Single Point of Failure(SPOF)

一個元件壞掉會導致整個系統癱瘓

解決辦法:

• Redundancy
• Health Check & Monitor
• Self-Healing System

API Design

API style:

• REST
  • Most common
  • Resource-based
  • stateless
  • Standardized Methods (GET, POST, PUT, ...)
  • Built-in HTTP caching
• GraphQL
  • Query Language
  • Single Endpoint
  • Operations(Query, Mutation, Subscription)
  • 可以避免拿不需要的資料
• gRPC
  • Protocol Buffers
  • Service Definition
  • Communication Type
  • High Performance
• WebSocket
• AMQP(Advanced Message Queuing Protocol)

Authentication

Login Request → Authentication(使用者是誰) → Authorization(使用者可以做什麼)

確認Request是否有權限訪問資源，如果沒有返回401 Unauthorized

Basic Authentication:

1. Basic Auth (base64)
2. Digest Auth (hash)
3. Session-based Auth
   • 需要儲存session在Server端，來驗證使用者身份

Token-based Authentication:

1. Bearer & JWT Token
   • Stateless: 不需要在Server端儲存session，token包含使用者信息和權限
   • Access Token & Refresh Token
     • Access Token: 15 min-1 hour
     • Refresh Token: 7-30 days (不會儲存在local storage, 會存在http-only cookie)

SSO(Single Sign-On):

• 登入一次就可以訪問多個相關系統

Authorization

What are they allowed to do?

1. Role-based Access Control (RBAC)
2. Attribute-based Access Control (ABAC)
3. Access Control Lists (ACL)

DB

indexing 為什麼可以加速查詢?

• B+ Tree: 一個節點可以放很多key，樹的高度會比較低，資料都放在葉節點，可以減少磁碟I/O次數

Idempotency

同一個Request重複執行多次，結果不會改變

References:

• System Design Course – APIs, Databases, Caching, CDNs, Load Balancing & Production Infra - YouTube