Phase 05 / 05 · Final

Case Studies

دلوقتي بنطبّق كل اللي اتعلمناه. 6 أنظمة حقيقية، نصممها من الصفر.

Methodology

كل case study هنمشي فيه على نفس الخطوات: ده الـ framework اللي بيتسأل في الـ system design interviews:

1. Requirements: ايه الـ functional و الـ non-functional
2. Estimations: حسابات القدرة (users, RPS, storage)
3. API Design: الـ endpoints الأساسية
4. Data Model: الـ schema
5. High-Level Architecture: الـ components
6. Deep Dive: التحديات الخاصة بالنظام

Case Study 01

URL Shortener

زي bit.ly و TinyURL

Requirements

Functional

• تحويل URL طويل لـ URL قصير
• الـ short URL يـ redirect للـ long URL
• Custom aliases (اختياري)
• تواريخ انتهاء الصلاحية
• Analytics على عدد الـ clicks

Non-Functional

• High availability: مش يقع
• Low latency: أسرع من 100ms
• Scalability: مليارات URLs
• الـ short URLs مش قابلة للتنبؤ

Estimations

حسابات القدرة

• Reads vs Writes: 100:1 (الناس بتفتح أكتر مما بتنشئ)
• New URLs/sec: 200 (~17M/يوم)
• Reads/sec: 20,000
• Storage (5 سنوات): ~30TB
• Cache size: 20% من الـ daily reads = ~170GB/يوم

API Design

POST /api/shorten

{ "url": "https://very-long-url.com/...", "alias": "optional" }

GET /:shortCode

Returns: 301 Redirect to long URL

DELETE /api/url/:shortCode

Data Model

جدول URLs

urls (
  short_code  VARCHAR(7) PRIMARY KEY,
  long_url    TEXT,
  user_id     BIGINT,
  created_at  TIMESTAMP,
  expires_at  TIMESTAMP,
  click_count BIGINT
)

-- Index on user_id for user dashboards

High-Level Architecture

User → CDN → Load Balancer → API Servers
                              ↓
                    ┌─────────┴─────────┐
                    │                   │
              Redis Cache         Database (sharded)
              (hot URLs)          PostgreSQL

Deep Dive: توليد الـ Short Code

دي المشكلة الجوهرية. ازاي نولّد short code فريد بسرعة؟

❌ Hash-based (MD5/SHA)

سهل، بس فيه collisions، و الـ short code طويل.

⚠ Auto-increment + Base62

نـ encode الـ ID بـ base62 (a-zA-Z0-9). بس قابل للتنبؤ.

✓ Counter Service (مع Zookeeper)

Counter مركزي يدّي ranges للسيرفرات. كل سيرفر ياخد range (مثلاً 1000-2000) و يستخدمها بدون التواصل التاني.

الحل العملي: Counter Service + Base62 encoding. 7 characters تكفي لـ 3.5 trillion URLs.

أسئلة انترفيو على القسم ده

القسم 1 / 6