📂 Стратегии работы с кэшем

Ранее описывали процесс кэширования
Рассмотрим подходы к работе с кэшем


Стратегии чтения данных

⏩ Кэширование на стороне (Cache Aside) 

🟡приложение запрашивает данные из кэша
🟡если данные отсутствуют в кэше, приложение запрашивает их из БД
🟡после получения, приложение записывает их в кэш для следующих запросов

Обновление кэша: обновляется только после запроса данных из БД

✅ просто реализовать, контроль за кэшированием на уровне приложения
✖ если данные изменяются в базе, кэш может стать устаревшим

➡Пример: каталог товаров в интернет-магазине, который редко изменяется.
Пользователь запрашивает карточку товара: приложение сначала проверяет кэш.
Если информации нет, данные запрашиваются из базы и сохраняются в кэш


⏩ Сквозное чтение (Read Through) 

🟡приложение запрашивает данные только из кэша
🟡если данных нет, кэш сам обращается к БД, извлекает данные и возвращает их приложению, одновременно сохраняя их в кэше

Обновление кэша: автоматически при отсутствии данных в нём, во время запроса из БД

✅облегчает работу приложения, данные автоматически кэшируются при первом запросе
✖ задержка при первом запросе

➡ Новостной сайт, где кэш хранит статьи. Приложение запрашивает статьи из кэша.
Если статьи нет, кэш автоматически получает её из БД, обновляет кэш и передаёт статью пользователю


Стратегии записи данных

⏩ Сквозная запись (Write Around) 

🟡приложение записывает данные напрямую в БД
🟡данные в кэше при этом не обновляются
🟡последующие чтения могут вызвать обновление кэша через механизм Cache Aside

Обновление кэша: приложение запрашивает данные из БД. Получает и записывает их в кэш

✅подходит для данных с редкими операциями чтения
✖кэш может быть неактуальным, при первом запросе данные не кэшируютя сразу

➡ В системе учёта заказов приложение напрямую записывает новые заказы в БД, не обновляя кэш.
Кэш обновляется только при последующем чтении. Изменения редки и не требуют моментальной синхронизации с кэшем


⏩ Сквозная запись (Write Through) 

🟡приложение записывает данные сначала в кэш
🟡кэш автоматически обновляет данные также в БД, синхронизируя их

Обновление кэша: кэш и БД всегда синхронизированы, так как данные записываются одновременно в в БД и в кэш

✅согласованность данных между кэшем и базой
✖более медленные операции записи, т.к. кэш обновляет базу в реальном времени

➡ Банковская система, где каждая финансовая транзакция одновременно записывается в кэш и БД для согласованности.
При запросах транзакции всегда можно получить актуальные данные как из кэша, так и из базы


⏩ Обратная запись (Write Back) 

🟡приложение записывает данные в кэш
🟡кэш откладывает обновление БД, выполняет его асинхронно через определенные интервалы времени / по необходимости

Обновление кэша: данные в кэше актуальные, но БД обновляется позже, асинхронно

✅быстрая запись данных, поскольку операция записи в БД откладывается
✖риск потери данных в случае сбоя кэша до того, как БД будет обновлена

➡ В соц сети, когда пользователь редактирует профиль, изменения сохраняются в кэш.
Кэш откладывает запись в БД на попозже для асинхрона.
Помогает быстро сохранить изменения пользователя без задержек, хотя БД обновляется с задержкой


Хранение кэша

Кэш в архитектуре приложения обычно хранится в памяти, либо на выделенных серверах для кэширования. Их располагают ближе к приложению для быстрой обработки запросов.
Например,
🟡внутри приложения — локальный кэш
🟡на внешнем сервере / группе серверов — распределённый кэш


📎 Материалы
1. [По полочкам] Кэширование
2. SE: Проектирование эффективной системы кэширования
3. Стратегия кеширования в приложении
4. Все о кэшировании: стратегии, проблемы и оптимизация
5. Все о кэшировании и кэшах
6. Основные принципы кэширования веб-приложений
7. Проектирование эффективной системы кэширования для высоконагруженной системы
8. Cache-aside паттерн
9. Введение в кэширование со сквозным чтением с помощью NCache
10. Продуманные запросы: стратегии кэширования в век PWA

#проектирование #архитектура

➿➿➿➿➿➿➿➿➿➿

🧑‍🎓 Больше полезного в базе знаний по системному анализу

✍️ Server-Sent Events (SSE)

Server-Sent Events (SSE) —  технология, при которой сервер отправляет клиенту обновления по мере их появления.
Клиенту не нужно отправлять повторяющиеся запросы
Соединение одностороннее: от сервера к клиенту

◾️Для поддержания соединения открытым, сервер может отправлять пустые события с определенной периодичностью, чтобы не закрылось соединение браузером из-за таймаута.

◾️Относится к асинхронным методам, т.к. позволяет получать данные от сервера, как только они становятся доступны, без задержек и постоянных перезапросов.


Как работает

😈клиент делает HTTP-запрос на сервер и  остается подключенным к серверу
😈сервер открывает однонаправленный поток данных, отправляет обновления на клиент в формате текстовых событий
😈онлайн клиент получает данные по мере их поступления с сервера


Где применяется

Когда сервер должен регулярно обновлять информацию на веб-странице.
Например:
🔘в системах мониторинга (получение обновлений о состоянии системы)
🔘чатах (получение новых сообщений)
🔘торговых приложениях (обновления котировок)
🔘лентах новостей и социальных сетях
🔘push-уведомления из веб-приложения


Пример работы SSE для мониторинга системы

💙 Сервер отслеживает метрики системы (загрузка CPU, ошибки, статус сервера)
💙 Клиент подключается через SSE и получает обновления об изменении состояния системы в реальном времени
💙 Как только сервер получает новые данные, он отправляет их клиенту


Плюсы и минусы

➕интегрируется через стандартные HTTP-запросы
➕только сервер инициирует обновления,не нужно постоянно отправлять запросы от клиента на сервер (polling). Это снижает нагрузку
➕автоматически восстанавливает соединение при его потере

➖однонаправленность — только от сервера к клиенту
➖работает только через HTTP, менее гибко по сравнению с WebSocket
➖может не поддерживаться старыми браузерами (работает только с UTF-8)
➖нет возможности передать свои заголовки в запрос


📎 Материалы

1. Асинхронный веб: WebSocket, Server-Sent Events, Long Polling и Short Polling
2. Подписки на GraphQL: Почему мы используем SSE/Fetch вместо Websockets
3. Вам посылка, или Как мы доставляем сообщения с сервера на клиент в реальном времени
4. Server-Sent Events: пример использования
5. Потоковое обновление с событиями, отправленными сервером
6. Server Sent Events
7. WebSockets vs SSE: особенности и сценарии использования

📚Книги
1. Сергей Константинов. API
2. Джей Гивакс. Паттерны проектирования API
3. Арно Лоре. Проектирование веб-API


#api #интеграции

➿➿➿➿➿➿➿➿➿➿

🧑‍🎓 Больше полезного в базе знаний по системному анализу

✅ SOLID

SOLID — набор принципов проектирования объектно-ориентированных систем.
Помогает создавать гибкую, поддерживаемую и масштабируемую архитектуру.
Нужны для улучшения структуры и качества кода.


SOLID и ООП: в чём разница? 

🔷ООП —  методология или стиль программирования ( с основными свойствами: инкапсуляция, наследование и полиморфизм)
🔴SOLID — набор рекомендаций, как правильно использовать принципы ООП, чтобы создать код, который будет легче поддерживать и расширять
ООП даёт инструменты, а SOLID помогает применять их эффективно.


Принципы SOLID

❤️ — Single Responsibility Principle (Принцип единственной ответственности) 
Каждый класс должен решать одну задачу
делай модули меньше
🟢Пример: класс "Order" отвечает только за управление заказом, а уведомления отправляются другим классом

♥️Связь с ООП: связан с инкапсуляцией — каждый объект скрывает детали своей реализации и выполняет только одну функцию

❤️— Open/Closed Principle (Принцип открытости/закрытости) 
Класс должен быть открыт для расширений, но закрыт для изменений
делай модули расширяемыми

🟢чтобы добавить новый тип отчёта, создаём новый класс, не изменяя существующий код

♥️использует наследование - создание новых классов на основе существующих;
и полиморфизм - способность объектов разных типов использовать общий интерфейс для выполнения различных действий

❤️— Liskov Substitution Principle (Принцип подстановки Барбары Лисков) 
Подклассы должны заменять родительские классы без ошибок
наследуйся правильно
🟢 если класс "Bird" имеет метод "fly", класс "Penguin" не должен его наследовать, так как пингвины не летают

♥️связан с принципом наследования. Подклассы должны правильно реализовывать поведение родительских классов, не нарушать полиморфизм

❤️ — Interface Segregation Principle (Принцип разделения интерфейса) 
Узкие специализированные интерфейсы лучше, чем один общий
дроби интерфейсы
🟢вместо общего интерфейса "Animal" создаём отдельные интерфейсы "Flyable", "Swimmable", "Runnable"

♥️поддерживает полиморфизм и инкапсуляцию. Это делает классы более гибкими и позволяет  зависеть только от нужных методов

❤️ — Dependency Inversion Principle (Принцип инверсии зависимостей) 
Модули должны зависеть от абстракций, а не от конкретных реализаций
используй интерфейсы
🟢класс "UserService" зависит от интерфейса "Database", а не от конкретной реализации БД

♥️использовании абстракций (отделения концепции от её реализации);
и полиморфизма для уменьшения зависимости между модулями


❗Нарушение SOLID приводит к антипаттернам, таким как "God Object" (класс с множеством задач) или "Spaghetti Code" (запутанный код)


Зачем аналитику SOLID? 

➡️ поможет оценить архитектуру на этапе проектирования
🟢например, при добавлении новых способов оплаты система не должна требовать переписывания основного кода (принцип ❤️)

➡️ для составления требований к разработке и задач рефакторинга
🟢 если каждая функция изолирована, то изменения не затронут другие модули (принцип ❤️)

➡️ для согласования архитектурны с разработкой
🟢 корректное использование интерфейсов предотвратит сложную интеграцию с новыми системами в будущем (принцип ❤️)


📎 Материалы
1. Принципы SOLID в программировании — что это такое
2. SOLID
3. Простое объяснение принципов SOLID
4. SOLID принципы: что это такое и зачем они нужны?
5. SOLID — это несложно. С примерами на Python
6. SOLID == ООП?

📚Книги
1. Чистая архитектура — Роберт Мартин
2. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений - Грэди Буч
3. Объектно-ориентированное мышление - Мэтт Вайсфельд
4. Приемы объектно-ориентированного проектирования. Паттерны проектирования. Хелм Ричард, Влиссидес Джон

#проектирование

➿➿➿➿➿➿➿➿➿➿

🧑‍🎓 Больше полезного в базе знаний по системному анализу

✍️ ESB / MOM / MQ

🟣ESB (Enterprise Service Bus, шина данных) — посредник для обмена данными между системами. Объединяет системы и приложения в единую интеграционную архитектуру. Управляет бизнес-логикой и маршрутизацией данных

🟡MOM (Message-Oriented Middleware) — промежуточное ПО для асинхронной передачи сообщений между приложениями

🟣MQ (Message Queue) — реализация системы очередей, частный случай MOM

MOM/MQ — не шины данных, но могут быть частью решения, основанного на шине


ESB (Enterprise Service Bus)

🟣управление данными идет через одну точку позволяет контролировать потоки данных
🟣применяется для большого количество приложений с разными протоколами и форматами данных
🟣обеспечивает маршрутизацию, трансформацию и оркестрацию сообщений между ними
🟣часто используется с легаси-системами для интеграции старых приложений с новыми
🟣может направлять сообщения между системами через MOM или MQ

Как работает

1. приложение отправляет данные на ESB через адаптер (например, для БД или веб-сервиса)
2. ESB преобразует формат данных, если требуется
3. шина маршрутизирует сообщение в нужное приложение
4. получатель получает сообщение и обрабатывает его


Шина данных считается устаревшим видом интеграции:

🟣требует сложной настройки и поддержки, т.к. нужно интегрировать много систем с разными протоколами и форматами данных
🟣труднее масштабировать: централизованная шина может не справляться с нагрузкой, в отличие от микросервисов — легко масштабируются независимо.
🟣центральная точка, сбой может привести к остановке всего обмена данными
🟣альтернативы: микросервисы и очереди сообщений (MQ). Они более гибкие: каждое приложение управляет своими связями без централизованного посредника

Пример: Apache Camel, MuleSoft


MOM (Message-Oriented Middleware)

🟣может поддерживать очереди (MQ), публикацию/подписку (Pub/Sub), маршрутизацию, обработку событий
🟣используется, когда не нужно дожидаться ответа от другой системы
🟣полезен в микросервисной архитектуре, чтобы разгрузить приложение и повысить отказоустойчивость

Как работает

1. приложение отправляет сообщение посреднику (MOM)
2. посредник сохраняет сообщение в буфере до тех пор, пока приложение-получатель не будет готово его принять
3. получатель обрабатывает сообщение, когда готов
4. MOM удаляет сообщение из буфера только после его успешной доставки

Пример: ActiveMQ, RabbitMQ - поддерживают и очереди, и другие модели, такие как Pub/Sub


MQ (Message Queue)

🟣используется для гарантированной доставки сообщений между приложениями, например, в платежных системах
🟣 сообщения обрабатываются по принципу FIFO (первый пришел, первый ушел) и удаляются после их получения
🟣позволяет передавать данные без ожидания мгновенного ответа

Пример: IBM MQ


📎 Материалы
1. От хаоса к порядку: как легко интегрировать сервисы с помощью Enterprise Service Bus
2. Шины данных (ESB): зачем компаниям использовать этот инструмент
3. Почему технари против шин данных: middleware, ESB, брокеров сообщений?
4. Как я 10 лет строю интеграцию в банке: от ESB-монолита к целой линейке систем
5. Уже поменяли шину? Наш опыт «переобувания» и разработки интеграционной платформы
6. ESB интеграция: объяснение и цель
7. Что такое MQ? Основные понятия
8. Интеграция на основе сообщений. Преимущества и отличия от других подходов
9. Кафка это шина? API, MQ, шины/ESB. Неочевидные минусы подходов и их плюсы

#проектирование #архитектура

➿➿➿➿➿➿➿➿➿➿

🧑‍🎓 Больше полезного в базе знаний по системному анализу

🔹 БАЗА ЗНАНИЙ ПО СИСТЕМНОМУ АНАЛИЗУ 🚀

Все посты из канала за всё время разложены по полочкам в едином месте — базе знаний 🤓

Наша цель — сделать кладезь знаний системного аналитика 🧠

Какие плюшки вас ждут:

🗂 Все знания в едином месте: кратко, ёмко, без воды и с подборками полезных материалов 🔥

🔎 Удобный поиск и навигация: все наши конспекты структурированы по группам навыков СА и есть поиск по тексту — вы не утоните в тоннах воды и часах гуглинга

🆕 Всегда актуально: мы регулярно добавляем новые материалы и улучшаем базу, при этом стараемся обновлять уже опубликованный контент

📝 Контент на заказ бесплатно: хотите материал на конкретную тему? Любой покупатель может оставить запрос, и мы сделаем обзор с исчерпывающей подборкой материалов абсолютно бесплатно!

➡️ Приобрести вечный доступ к постоянно обновляемой Базе знаний по цене айтишниой книги можно тут — всего 4900 ₽

На analitik.me можно узнать про Базу знаний больше.

P.S. Если нет карты РФ и по любым другим вопросам можно писать сюда: @radale

🙂 Архитектурные паттерны (MV(X)

Архитектурные паттерны — шаблоны для высокоуровневой организации системы.
Определяют основные компоненты системы, их взаимосвязи и взаимодействия

Паттерны MV(X) используются в
🟡мобильных и веб приложениях
🟡банкинге и финансовых системах, где важны четкая структура и гибкость
🟡в играх и графических интерфейсах (для отделения логики от UI и управления сложными связями)

MV(X) — семейство паттернов со схожей структурой
Разделяют приложения на основные компоненты:
⏩ Model — отвечает за данные, бизнес-логику, сервисы для работы с БД и сетью (например, класс в ООП, API, библиотека, микросервис и тд)
⏩ View — визуальное представление для пользователя, отображение данных из Model
❕эти компоненты выполняют одни и те же роли во всех паттернах MV(X)
⏩ Presenter / Controller / ViewModel - меняются в зависимости от паттерна

✅ Чем лучше разделение обязанностей между компонентами,
тем проще управлять проектом, добавлять и тестировать компоненты

Рассмотрим некоторые из них:

MVC (Model-View-Controller)

Controller: логика, которая связывает model и view
➡ направляет данные от пользователя к системе и наоборот
➡ напрямую обновляет view

Подходит для небольших / средних приложений
Чем проще Controller, тем лучше

Пример

В веб-приложении для управления библиотекой:
🟡Model: класс Book с полями noscript, author и методами для работы с книгами
🟡View: HTML-страница с формой для добавления книг и списком всех книг
🟡Controller: обработчик, который принимает POST-запросы на добавление книг и обновляет Model и View

Недостатки

✖ в больших приложениях Controller объемный ➡ сложнее поддержка кода
✖ View и Model разделены, но View и Controller тесно связаны ➡ тяжелее масштабировать каждый из этих компонентов
✖View и Controller тестировать сложно из-за тесной связи ➡ тестируется в основном Model


MVP (Model-View-Presenter)

Presenter: полностью управляет логикой view
➡ обрабатывает ввод
➡ взаимодействует с моделью
➡ обновляет view через интерфейс, не зависит от конкретной реализации view (как у controller)

Отличие от MVC: связь view и model идет через presenter, а не напрямую

Эффективен в приложениях с высокой нагрузкой на UI,
и где необходимы модульные тесты, т.к. Presenter можно тестировать

Пример

В Android-приложении для управления задачами:
🟡Model: класс task, представляет задачу с полями noscript, denoscription и методами для изменения состояния
🟡View: UI для отображения списка задач и формы для добавления новой задачи
🟡Presenter: объект, который запрашивает список задач из Model и обновляет View при изменениях

Недостатки
✖ требует создания доп классов и интерфейсов ➡ может перегружать простые приложения


MVVM (Model-View-ViewModel)

View взаимодействует с ViewModel через привязку данных

ViewModel
🟡содержит свойства и команды, к которым привязывается View
🟡взаимодействует с Model для извлечения или обновления данных

Эффективен для приложений со сложными структурой данных и интерфейсом

Пример

В WPF-приложении для управления контактами:
⭕Model: класс Contact содержит информацию о контакте
⭕View: UI, показывает список контактов и формы для добавления/редактирования
⭕ViewModel: объект, который загружает данные из Model и обновляет View, а также обрабатывает команды от View

Недостатки
✖ сложно настроить привязку данных
✖ ViewModel может перегружаться лишней логикой


📎 Материалы
1. MVC
2. Достоинства использования MVC архитектуры в разработке клиент-серверного интернет-магазина
3. Что такое MVP архитектура
4. Реализация MVC паттерна на примере создания сайта-визитки на PHP
4. MVC против MVVM — разница между ними
5. Понимание различий: MVC и MVVM
6. Шпаргалка по MV-паттернам для проектирования веб-приложений
7. Архитектурные шаблоны: объяснение MVC, MVP и MVVM
8. Паттерны для новичков: MVC vs MVP vs MVVM


#архитектура #проектирование

➿➿➿➿➿➿➿➿➿➿

🧑‍🎓 Больше полезного в базе знаний по системному анализу

✍️ Транзакции в Apache Kafka

Kafka поддерживает транзакции, чтобы гарантировать выполнение операций по принципу «всё или ничего»
Такая гарантия доставки называется exactly-once

Подробнее о других типах гарантии доставки тут

Когда применяется

🔘если требуется согласованность между несколькими топиками
🔘в операциях, где частичное изменение данных недопустимо (в финансовых приложениях, логистике, управлении запасами и заказами


Как работают транзакции в Kafka

⭕продюсер начинает транзакцию, присваивает  уникальный transactional.id. Это идентификатор, который отличает записи транзакций
⭕продюсер отправляет сообщения в одну / несколько очередей с пометкой "транзакционные"
⭕продюсер подтверждает данные (коммит) или отменяет (откат)
Коммит фиксирует сообщения, и они становятся видимы потребителям, в противном случае --  откатываются


ACID в Kafka

◾️атомарность (Atomicity): вся группа сообщений фиксируется сразу
◾️согласованность (Consistency): контроль за статусами сообщений в метаданных
◾️изолированность (Isolation): с помощью настройки read_committed (на стороне консьюмера) потребители могут видеть только зафиксированные данные, пока транзакция не завершена
◾️долговечность (Durability): достигается за счёт репликации и журналов с зафиксированными сообщениями


Плюсы и минусы

💚гарантия целостности операций с использованием ACID
💚защита от дублирования и конфликтов через изоляцию транзакций

💚требуют больше ресурсов, что может снизить производительность
💚поддерживаются с 0.11.0 версии Kafka


Пример транзакции в Kafka

Система обработки заказов. Нужно записать информацию сразу в несколько топиков для сгласованности данных

Есть два топика в Kafka:
— orders: хранит общую информацию о заказе
— inventory: содержит информацию об изменении запасов после заказа

Шаги для транзакции:
🟡создать продюсера с transactional.id 
🟡отправить сообщения в транзакции: записать детали нового заказа в оба топика orders и inventory
⏩ если успешно, фиксируется (коммит) транзакция: сообщения видны для потребителей обоих топиков
⏩ если ошибка, транзакция откатывается: ни одно сообщение не попадёт в топики

Результат: транзакция гарантирует, что потребители прочтут согласованные данные


📎 Материалы
1. Изоляция транзакций в Apache Kafka при потреблении сообщений
2. Семантика exactly-once в Apache Kafka
3. Транзакции в Apache Kafka: атомарность публикации сообщений
4. Что такое гарантия доставки сообщений или как избавиться от дублей и потерь в Apache Kafka и других Big Data брокерах

📚 Книги
1. Kafka в действии -- Дилан Скотт, Виктор Гамов и Дейв Клейн
2. Apache Kafka. Потоковая обработка и анализ данных -- Гвен Шапира, Тодд Палино, Раджини Сиварам, Крит Петти
3. Effective Kafka: A Hands-On Guide to Building Robust and Scalable Event-Driven Applications with Code Examples in Java -- Emil Koutanov (англ)

#интеграции

➿➿➿➿➿➿➿➿➿➿

🧑‍🎓 Больше полезного в базе знаний по системному анализу

✍️ Content Delivery Network (CDN)

CDN (Сеть доставки контента) — сеть серверов, которые
▫️распределены по разным регионам
▫️совместно работают для ускорения доставки контента пользователям
Основная задача: быстро и надёжно доставлять статические и медиа-данные (изображения, видео, стили, скрипты) независимо от местоположения пользователя


Применение

Когда важно быстро и стабильно доставлять контент:
➡️в крупных веб-приложениях
➡️онлайн-магазинах
➡️стриминговых платформах и соц сетях и тд
Примеры: Selectel , CDNCloud, CDN от Яндекса, CloudFront


Основные понятия

*️⃣ Ориджин (Origin): сервер, где хранятся первоначальные файлы или данные, которые распространяются через CDN. При первом запросе контент загружается с него. Может быть несколько

*️⃣ PoP Point of Presence (точка присутствия) или Edge Node (пограничный узел) : кэширующий сервер, размещенный близко к конечным пользователям. Узлы принимают и кэшируют запросы, уменьшают расстояние между пользователем и данными. Это повышает скорость доступа

*️⃣Purge (очистка): удаление контента на пограничных узлах для последующего обновления из ориджинов

*️⃣Restriction (ограничение): кто может /не может получать доступ к содержимому из кэша. Например, разрешение запросов только из определенных доменных зон, регионов или групп IP-адресов

*️⃣Time to Live, TTL (время жизни): период кэширования на пограничном узле (Edge Node, PoP) до нового извлечение данных


Виды контента

🔷динамический: данные изменяются в реальном времени или по запросу пользователя (данные профиля, месторасположение, корзина покупок).
Уникален для каждого пользователя, его нельзя кэшировать. Но CDN позволяет ускорять его передачу за счет:
⭕оптимальных маршрутов к ближайшему PoP-узлу
⭕шифрования / дешифрование SSL на PoP-узлах для сокращения времени обработки
⭕протоколов ускорения: HTTP/2 и QUIC

🔷статический: неизменные в течение указанного TTL (изображения, CSS, JavaScript и тд). Кэшируется и доставляется с PoP


Пример работы CDN

🟣запрос контента (веб-страниц или видео)
🟣браузер проверяет локальный кэш. Если данных нет / устарели, запрос идет к CDN, то есть к ближайшей точке присутствия (PoP) на основе местоположения пользователя и анализа сети (подробнее см ниже)
🟣 PoP проверяет, есть ли запрашиваемый контент в кэше:
⏩если контент уже есть, PoP отправляет его
⏩если нет, запрос передаётся на сервер ориджина (к бэкэнду) для получения контента
🟣PoP кэширует данные для последующих запросов
🟣пользователь получает контент с ближайшего PoP с минимальными задержками


Кэширование в CDN

🟢контент хранится в точках присутствия (PoP) рядом с пользователями
🟢CDN-кэш обновляется через инвалидацию или истечение срока хранения (TTL).
Связь с бэкэнд и фронтенд кэшем:
☀️бэкэнд может отправлять данные в CDN с TTL или правилами инвалидации в заголовке. При обновлении данных на бэке CDN-кэш может очищаться
☀️фронтенд: браузерный кэш использует HTTP-заголовки и часто кэширует содержимое после CDN

Синхронизация: по правилам инвалидации и версиями URL для одновременного обновления всех уровней кэша — от бэка до фронта через CDN


Балансировка нагрузки

Распределяет трафик между PoP-узлами и серверами внутри них

Для направления запросов к ближайшему PoP-узлу используются способы:
♥️GeoDNS, который ориентируется на геолокацию пользователя
♥️Anycast — на сетевое расстояние до ближайшего узла

Внутри PoP-узлов: локальный балансировщик распределяет трафик между серверами в узле, учитывает их загрузку и задержки


📎 Материалы
1. CDN
2. CDN: что такое и как работает технология
3. Что такое CDN: смотрим на примерах
4. Что такое CDN и как это работает?
5. 10 интересных фактов про CDN и скорость сайтов
6. Разбираемся в статусах кеша CDN
7. CDN или Кэширование?

#архитектура

➿➿➿➿➿➿➿➿➿➿

🧑‍🎓 Больше полезного в базе знаний по системному анализу

🔵 Уровни кэширования

Кэширование — временное сохранение данных, чтобы ускорить их повторное использование и уменьшить нагрузку на системы.
Подробнее читать тут

Уровни кэширования — места в цепочке передачи данных, где может происходить кэширование


Клиентский кэш

Хранение данных на устройстве пользователя (например, в браузере) для ускорения доступа к часто запрашиваемым ресурсам
 
Тип данных: статические (изображения, CSS, JavaScript)

💙хранит статические данные (изображения, CSS, скрипты)
💙работает с заголовками HTTP (Cache-Control, ETag, Last-Modified)
💙срок жизни данных ограничен временем в заголовках или ручной очисткой

Проблемы и решения

💙 устаревшие данные: использовать версии URL или кэш-бастинг (например, если файл style.css обновился, к URL добавить параметр style.css?v=2.0)
💙 избыточное кэширование: уменьшить объем кэшируемых данных с помощью заголовков (например, Cache-Control: no-cache для динамических данных, ETag, Last-Modified)


Сетевой кэш

Кэш на промежуточных узлах сети (например, CDN)
Используется для уменьшения задержек и нагрузки на сервер

Тип данных: статические (медиафайлы, страницы) и динамические (обработанные данные с учетом TTL)

⏩хранит данные близко к пользователю (PoP-узлы, точки присутствия) 
⏩уменьшает трафик за счет ускорения доставки статических ресурсов
⏩обновление данных через TTL или инвалидацию

Проблемы и решения

➡несинхронизированные данные: регулярная инвалидация и настройка TTL
Стратегия «push» обновлений помогает предотвратить "протухания"
➡высокая нагрузка на основной сервер при обновлении: расширение сети PoP или  многоуровневый кэш (узлы обновляют данные между собой)


Серверный кэш 

Кэширование данных на сервере (например, в памяти или на диске) для ускорения обработки запросов

Тип данных: динамические (результаты запросов, промежуточные вычисления)

💙применяется для часто запрашиваемых данных (например, результаты сложных вычислений)
💙примеры: Redis, Memcached
💙кэширование как статических, так и динамических данных

Проблемы и решения

💙 перезапись кэша и потеря данных: использовать алгоритмы управления кэшем, например, LRU (Least Recently Used). Или механизм TTL для периодической очистки.
💙 конкуренция за память: настроить лимиты на использование памяти и использовать высокоэффективные структур данных (например, Bloom filter) для снижения нагрузки на память


Уровень приложения (кэш приложения) 

Кэширование на уровне бизнес-логики приложения, где данные обрабатываются и сохраняются в памяти / специализированных хранилищах

Тип данных: динамические (сессии, промежуточные результаты)

⏩сохраняет промежуточные данные, которые генерируются во время работы приложения
⏩позволяет минимизировать повторные вычисления или запросы к БД
⏩пример: кэширование запросов в БД с помощью ORM

Проблемы и примеры решения

➡избыточное кэширование: кэшировать только те данные, которые повышают производительность
➡неактуальные данные: введение стратегий инвалидации данных с учетом бизнес-логики (например, обновление данных после определенных изменений или событий)


📎 Материалы
1. Что такое кэширование сайта и почему это важно
2. Кэш
3. Чем полезно кэширование сайта и как его настроить
4. Браузерное и серверное кэширование
5. Проектирование эффективной системы кэширования
6. Обзор использования клиентского кэша с распределенным кэшированием
7. Основы клиентского кэширования понятными словами и на примерах. Last-modified, Etag, Expires, Cache-control: max-age и другие заголовки
8. Кеширование. Настроить и проверить параметры кеширования на CDN-серверах
9. Клиентский кэш данных

#архитектура

➿➿➿➿➿➿➿➿➿➿

🧑‍🎓 Больше полезного в базе знаний по системному анализу

🔵 Data Lake

Data Lake — метод хранения данных системой или репозиторием в сыром (неструктурированном) или частично обработанном виде

✨большой срок хранения данных
✨есть возможность их преобразования
✨поддерживаются разные схемы чтения данных


Как хранятся данные

Сырой (Raw) слой
🔘загружаются без предварительной обработки

Обработанный (Processed) слой
🔘структурируются, очищаются, трансформируются
🔘форматы: табличные, агрегированные данные.

Аналитический (Curated) слой
🔘оптимизированы для аналитики и бизнес-отчетов, например, формируются OLAP-кубы или специализированные наборы данных

Форматы хранения
🔘структурированные: SQL-таблицы, Parquet, ORC.
🔘полуструктурированные: JSON, XML
🔘неструктурированные: видео, изображения, аудиофайлы, логи

Данные сохраняются как есть, структура определяется во время анализа.


Где используется Data Lake?

⏺аналитика Big Data: анализ поведения, прогнозы, сегментация (e-commerce, банки, нефтегаз и тд)
⏺ML и AI: подготовка данных для моделей (рекомендации, NLP, CV)
⏺телекоммуникации: хранения и анализа данных о клиентах, трафике, сетевых устройствах
⏺кибербезопасность, поддержка: логи, аудио, видео, текст
⏺объединение источников: CRM, IoT, соцсети, финтех


Виды интеграций с Data Lake

🔹ETL/ELT-процессы: загрузка данных из источников с минимальной трансформацией или после обработки
🔹API
🔹с BI и ML-платформами: например, Tableau, Power BI, Spark или TensorFlow для обработки данных напрямую из хранилища


Пример работы

Сбор данных о продажах из онлайн-магазина (CSV-файлы), отзывы клиентов (текст), логи веб-сервера (JSON) и записи звонков в службу поддержки (аудио)

➡️ для анализа отзывов используется NLP (извлекает из текстов тональность)
➡️ создаются модели машинного обучения по веб-логам анализиру
➡️ по объединным данным о продажах и звонках создаются отчеты


Чем отличается от СУБД и DWH

⏺СУБД: хранит структурированные данные в таблицах, оптимизирована для транзакций (например, учет заказов)ю Также предназначена для бизнес-логики
💙Data Lake: поддерживает любые форматы данных и предназначен для аналитики

⏺DWH: хранит обработанные и агрегированные данные для аналитики и отчетности
💙Data Lake: сохраняет исходные данные в сыром виде


Плюсы и минусы

➕хранение любых данных (структурированные, полу- и неструктурированные)
➕легко обрабатывать большие объемы данных, быстрый доступ к ним
➕базируются на Open Source решениях

➖риск "болота данных": потеря структуры и полезности данных без управления метаданными
данные требуют дополнительных шагов для анализа (ETL/ELT)
➖сложность реализации контроля доступа
➖для аналитики данные нужно обработать
➖для сбора реляционных данных есть гораздо более удобные решения


📎 Материалы
1. Data Lake
2. Хранилище данных vs. Data Lake. Или почему важно научиться ходить перед тем, как начать бегать
3. Чем озеро данных отличается от базы и зачем оно нужно аналитикам
4. Что такое озеро данных?
5. Распределенное хранилище данных в концепции Data Lake: с чего начать
6. Как мы организовали высокоэффективное и недорогое DataLake и почему именно так
7. Data Lake – от теории к практике. Сказ про то, как мы строим ETL на Hadoop
8. Что в глубинах Data Lake? Строим архитектуру, укладываем слои, распределяем ответственность
9. Озера данных vs обычные БД

#инфраструктура

➿➿➿➿➿➿➿➿

🧑‍🎓 Больше полезного в базе знаний по системному анализу

💻 PaaS, IaaS, SaaS, CaaS, FaaS

Это различные модели облачных услуг от провайдеров
Предоставляют ИТ-ресурсы через интернет

Для чего нужны?

🟡Снижение затрат
— нет расходов на оборудование, центры обработки данных, их обслуживание
— оплата только за используемые ресурсы

🟡Масштабируемость
— быстрое добавление/уменьшение ресурсов под нагрузку
— универсальные платформы и инструменты для разработки и управления приложениями


Кратко

*️⃣SaaS (Software as a Service) ПО как сервис: готовые приложения через интернет

*️⃣IaaS (Infrastructure as a Service) Инфраструктура как сервис: аренда серверов, сетей, ХД и др ресурсов, которые управляются через облако

*️⃣PaaS (Platform as a Service) Платформа как услуга: платформа для разработки и запуска приложений без управления инфраструктурой

*️⃣CaaS (Containers as a Service) Контейнер как услуга: платформа для развертывания и управления контейнерами (Docker, Kubernetes)

*️⃣FaaS (Function as a Service) Функция как услуга: платформа без сервера для выполнения функций по событиям


SaaS

🔘Провайдер управляет: всем — инфраструктурой, приложениями, обновлениями. Используется ПО через браузер или API
🔘Клиент: только использует приложение

Применение

🟡доступ к CRM, ERP, корпоративным почтовым сервисам
🟡аналитика

Пример

для ведения учета продаж можно:
🟡использовать онлайн-CRM
🟡вносить данные через браузер, управлять клиентской базой и создавать отчеты


PaaS

🔘Провайдер управляет: инфраструктурой, ОС, БД и инструментами для разработки
🔘Клиент: приложениями, кодом

Применение

🟡быстро разработать приложения (микросервисы, мобильные приложения)
🟡протестировать + автоматический деплой (интеграция с CI/CD)

Пример

чтобы разработать приложение для управления задачами, можно
🟡использовать платформу (например, Google App Engine)
🟡на нее загрузить код на Python
🟡платформа автоматически масштабирует приложение и управляет сервером


IaaS

🔘Провайдер управляет: инфраструктурой (серверы, ХД, сеть), виртуальными машинами, системами безопасности
🔘Клиент: ОС, средствами разработки, приложениями

Применение

🟡развертывание виртуальных серверов для веб-приложений
🟡хранение и обработка больших объемов данных
🟡создание тестовых и продакшн-сред
🟡масштабирование инфраструктуры под нагрузку

Пример

для развертывания интернет-магазина можно:
🟡арендовать виртуальные машины через AWS EC2
🟡установить на них веб-серверы (например, Apache) и базы данных (PostgreSQL)
🟡настроить балансировщик нагрузки и хранение файлов


CaaS

🔘Провайдер управляет: инфраструктурой, оркестрацией контейнеров
🔘Клиент: контейнерами, приложениями, кодом

Применение

🟣создание микросервисных приложений
🟣автоматизация CI/CD процессов
🟣переносимость приложений между средами (локальные и облачные)
🟣масштабирование приложений без сложной настройки серверов

Пример

для развертывания микросервисов можно:
🟣создать образы приложений с помощью Docker
🟣развернуть их в кластере Kubernetes через сервис, например, AWS ECS
🟣автоматически масштабировать приложения под нагрузку


FaaS

🔘Провайдер выполняет функцию по событию (HTTP-запрос, изменение файла), ресурсы автоматически выделяются под задачу
🔘Клиент управляет кодом функций, событиями

Применение

🟣 автоматическая обработка данных (например, изображений)
🟣 запуск API или без-серверных приложений
🟣 реакция на события (загрузка файлов, обновление базы)

Пример

для обработки изображений можно:
🟣написать функцию на Python для сжатия изображений
🟣загружать файлы в облачное хранилище, событие запускает функцию через AWS Lambda
🟣функция сжимает изображения и сохраняет их


📎Материалы
1. В чем разница между IaaS, PaaS, SaaS, FaaS и CaaS
2. X-as-a-services: как не погрязнуть в аббревиатурах облачных услуг
3. Что такое IaaS, PaaS и SaaS: объясняем простыми словами
4. Разница между IaaS, PaaS и SaaS: самая понятная статья об облаках в интернете
5. В чем разница между PaaS, SaaS и IaaS?
6. SaaS, PaaS, IaaS: в чем разница
7. Введение в модели облачных сервисов - PaaS, SaaS, IaaS, FaaS и другие

#инфраструктура

➿➿➿➿➿➿➿➿

🧑‍🎓 Больше полезного в базе знаний по системному анализу

🔼 Модель зрелости REST API Леонарда Ричардсона

Модель зрелости REST API Леонарда Ричардсона — концепция, которая оценивает уровень соответствия API принципам REST
◾️показывает эволюцию от простого RPC к полноценным REST API: чем выше уровень в модели, тем лучше выстроено API

Применяется:
🔘для анализа текущего состояния API и для создания REST API, которые легко интегрируются и поддерживаются, что делает их более гибкими для бизнеса

➿➿➿➿➿➿➿➿➿➿
💡 Напомним

URL (Uniform Resource Locator): указывает, где находится ресурс, и как к нему обратиться (например, протокол + адрес)
💙https://example.com/page

URN (Uniform Resource Name): уникальное имя ресурса, независимое от его местоположения.
💙urn:isbn:0451450523

URI (Uniform Resource Identifier): общий термин, включающий как URL, так и URN, т.е. идентификатор ресурса в сети
💙URI может быть как https://example.com, так и urn:isbn:0451450523
➿➿➿➿➿➿➿➿➿➿


Уровни зрелости модели

💙 Уровень: API как удалённый вызов процедур (RPC)
Иногда называется "болото оспы" (The Swamp of POX (Plain Old XML)

API — точка входа, которая принимает параметры и возвращает результат (единственный endpoint).
Действует как обёртка для удалённых процедур, не использует RESTful принципы

🔹один URI, один HTTP метод
🔹HTTP используется только для взаимодействия компонентов распределенной системы
🔹например, это могут быть протоколы XML-RPC и SOAP
🔹действия определяются через параметры запроса,

💙 пример: POST /api с телом запроса {action: "createUser", data: {...}}
Запросы обрабатываются как действия, а не как операции с ресурсами


💙 Уровень: Разделение ресурсов через URL

🔹несколько URI, один HTTP метод
🔹отдельные endpoints для каждого ресурса
🔹действия привязаны к URL

💙 пример: POST /createUser для получения спискапользователей, POST /getUsers для создания.


💙 Уровень: HTTP-методы

🔹несколько URI, каждый поддерживает разные HTTP методы
🔹используются методы HTTP, например, GET, POST, PUT, DELETE
🔹добавлены коды ответа HTTP (например, 200 OK, 404 Not Found). Это делает интерфейс более понятным

💙 пример:
GET /users/123 → возвращает пользователя
DELETE /users/123 → удаляет пользователя


💙 Уровень: HATEOAS для управления состоянием через ссылки

Самый высокий уровень зрелости REST API

🔹сервер предоставляет не только данные, но и гиперссылки. Они показывают клиенту действия, доступные с этим ресурсом
🔹ресурсы сами описывают свои возможности и взаимосвязи

HATEOAS (Hypermedia as the Engine of Application State) — характеристика веб-сервиса возвращать действия, которые могут быть выполнены с ресурсом, в виде URL
Дает возможность менять URI независимо от клиентов

💙 пример применения HATEOAS

Есть API для управления задачами в приложении
Сервер может вернуть ответ на запрос списка задач, в том числе гиперссылки
🔘self — ссылка на текущий ресурс (конкретную задачу)
🔘update — для обновления задачи
🔘delete — для удаления
Клиент может следовать ссылкам, но не знать заранее URL-структуры API

{
  "tasks": [
    {
      "id": 1,
      "noscript": "Buy groceries",
      "status": "pending",
      "_links": {
        "self": "/tasks/1",
        "update": "/tasks/1/update",
        "delete": "/tasks/1/delete"
      }
    },

📎 Материалы
1. А ваша служба является RESTful? Все что необходимо/обязательно знать про веб службы и REST
2. Richardson Maturity Model – RESTful API (en)
3. REST API — Что такое HATEOAS?
4. REST, что же ты такое?

#api

➿➿➿➿➿➿➿➿

🧑‍🎓 Больше полезного в базе знаний по системному анализу

🏦Tinkoff. Разбор задач отборочного тура трека Системный анализ