M

MLOG

Türkçe

Küresel bir kitle için ölçeklenebilir, güvenilir ve sürdürülebilir sistemler oluşturmak amacıyla temel sistem tasarımı ilkelerini, en iyi uygulamaları ve gerçek dünya örneklerini keşfedin.

Sistem Tasarımı İlkelerinde Uzmanlaşma: Küresel Mimarlar İçin Kapsamlı Bir Kılavuz

Günümüzün birbirine bağlı dünyasında, sağlam ve ölçeklenebilir sistemler oluşturmak, küresel varlığı olan her kuruluş için çok önemlidir. Sistem tasarımı, belirtilen gereksinimleri karşılamak için bir sistemin mimarisini, modüllerini, arayüzlerini ve verilerini tanımlama sürecidir. Sistem tasarımı ilkelerinin sağlam bir şekilde anlaşılması, yazılım mimarları, geliştiriciler ve karmaşık yazılım sistemleri oluşturma ve sürdürme ile ilgili herkes için esastır. Bu kılavuz, ölçeklenebilir, güvenilir ve sürdürülebilir sistemler oluşturmanıza yardımcı olmak için temel sistem tasarımı ilkelerine, en iyi uygulamalara ve gerçek dünya örneklerine kapsamlı bir genel bakış sunmaktadır.

Sistem Tasarımı İlkeleri Neden Önemlidir?

Sağlam sistem tasarımı ilkelerini uygulamak, aşağıdakiler de dahil olmak üzere çok sayıda fayda sunar:

Temel Sistem Tasarımı İlkeleri

Sistemlerinizi tasarlarken göz önünde bulundurmanız gereken bazı temel sistem tasarımı ilkeleri şunlardır:

1. Sorumlulukların Ayrılması (SoC)

Kavram: Sistemi, her biri belirli bir işlevsellikten veya sistemin bir yönünden sorumlu olan ayrı modüllere veya bileşenlere ayırın. Bu ilke, modülerliği ve sürdürülebilirliği sağlamak için temeldir. Her modülün açıkça tanımlanmış bir amacı olmalı ve diğer modüllere olan bağımlılıklarını en aza indirmelidir. Bu, daha iyi test edilebilirlik, yeniden kullanılabilirlik ve genel sistem netliği sağlar.

Faydaları:

Örnek: Bir e-ticaret uygulamasında, kullanıcı kimlik doğrulaması, ürün kataloğu yönetimi, sipariş işleme ve ödeme ağ geçidi entegrasyonu için ayrı modüller oluşturarak sorumlulukları ayırın. Kullanıcı kimlik doğrulama modülü kullanıcı girişi ve yetkilendirmeyi, ürün kataloğu modülü ürün bilgilerini, sipariş işleme modülü sipariş oluşturma ve yerine getirmeyi, ödeme ağ geçidi entegrasyon modülü ise ödeme işlemlerini yönetir.

2. Tek Sorumluluk İlkesi (SRP)

Kavram: Bir modülün veya sınıfın değişmesi için yalnızca bir nedeni olmalıdır. Bu ilke, SoC ile yakından ilişkilidir ve her modülün veya sınıfın tek, iyi tanımlanmış bir amaca sahip olmasını sağlamaya odaklanır. Bir modülün birden fazla sorumluluğu varsa, sürdürülmesi daha zor hale gelir ve sistemin diğer bölümlerindeki değişikliklerden etkilenme olasılığı artar. Modüllerinizi, sorumluluğu en küçük işlevsel birimde içerecek şekilde hassaslaştırmak önemlidir.

Faydaları:

Örnek: Bir raporlama sisteminde, tek bir sınıf hem rapor oluşturmaktan hem de bunları e-posta ile göndermekten sorumlu olmamalıdır. Bunun yerine, rapor oluşturma ve e-posta gönderme için ayrı sınıflar oluşturun. Bu, e-posta gönderme işlevini etkilemeden rapor oluşturma mantığını değiştirmenize olanak tanır ve bunun tersi de geçerlidir. Bu, raporlama modülünün genel sürdürülebilirliğini ve çevikliğini destekler.

3. Kendini Tekrar Etme (DRY)

Kavram: Kodu veya mantığı tekrarlamaktan kaçının. Bunun yerine, ortak işlevselliği yeniden kullanılabilir bileşenler veya işlevler içinde kapsülleyin. Tekrarlama, değişikliklerin birden çok yerde yapılması gerektiğinden bakım maliyetlerini artırır. DRY, kodun yeniden kullanılabilirliğini, tutarlılığını ve sürdürülebilirliğini teşvik eder. Ortak bir rutine veya bileşene yapılan herhangi bir güncelleme veya değişiklik, uygulama genelinde otomatik olarak uygulanacaktır.

Faydaları:

Örnek: Bir veritabanına erişmesi gereken birden çok modülünüz varsa, veritabanı bağlantı mantığını kapsülleyen ortak bir veritabanı erişim katmanı veya yardımcı program sınıfı oluşturun. Bu, her modülde veritabanı bağlantı kodunu tekrarlamaktan kaçınır ve tüm modüllerin aynı bağlantı parametrelerini ve hata işleme mekanizmalarını kullanmasını sağlar. Alternatif bir yaklaşım, Entity Framework veya Hibernate gibi bir ORM (Object-Relational Mapper) kullanmaktır.

4. Basit Tut, Aptal Olma (KISS)

Kavram: Sistemleri mümkün olduğunca basit olacak şekilde tasarlayın. Gereksiz karmaşıklıktan kaçının ve basitlik ve netlik için çaba gösterin. Karmaşık sistemleri anlamak, sürdürmek ve hatalarını ayıklamak daha zordur. KISS, aşırı mühendislik yapmak veya gereksiz soyutlamalar getirmek yerine, gereksinimleri karşılayan en basit çözümü seçmenizi teşvik eder. Her kod satırı, bir hatanın oluşması için bir fırsattır. Bu nedenle, basit, doğrudan kod, karmaşık, anlaşılması zor koddan çok daha iyidir.

Faydaları:

Örnek: Bir API tasarlarken, JSON gereksinimlerinizi karşılıyorsa, XML gibi daha karmaşık formatlar yerine JSON gibi basit ve anlaşılır bir veri formatı seçin. Benzer şekilde, daha basit bir yaklaşım yeterli olacaksa, aşırı karmaşık tasarım desenleri veya mimari stiller kullanmaktan kaçının. Bir üretim sorununu ayıklarken, daha karmaşık bir sorun olduğunu varsaymadan önce, önce doğrudan kod yollarına bakın.

5. Ona İhtiyacın Olmayacak (YAGNI)

Kavram: Gerçekten ihtiyaç duyulana kadar işlevsellik eklemeyin. Erken optimizasyondan kaçının ve gelecekte yararlı olabileceğini düşündüğünüz ancak bugün gerekmeyen özellikleri ekleme dürtüsüne direnin. YAGNI, geliştirmeye yönelik yalın ve çevik bir yaklaşımı teşvik eder, değeri artımlı olarak sunmaya ve gereksiz karmaşıklıktan kaçınmaya odaklanır. Sizi varsayımsal gelecek sorunları yerine gerçek sorunlarla uğraşmaya zorlar. Genellikle bugünü tahmin etmek, geleceği tahmin etmekten daha kolaydır.

Faydaları:

Örnek: Bu ödeme ağ geçidini kullanmak isteyen gerçek müşterileriniz olana kadar e-ticaret uygulamanıza yeni bir ödeme ağ geçidi desteği eklemeyin. Benzer şekilde, o dili konuşan önemli sayıda kullanıcınız olana kadar web sitenize yeni bir dil desteği eklemeyin. Özellikleri ve işlevleri gerçek kullanıcı ihtiyaçlarına ve iş gereksinimlerine göre önceliklendirin.

6. Demeter Yasası (LoD)

Kavram: Bir modül yalnızca kendi doğrudan işbirlikçileriyle etkileşimde bulunmalıdır. Bir dizi yöntem çağrısı aracılığıyla nesnelere erişmekten kaçının. LoD, gevşek bağlılığı teşvik eder ve modüller arasındaki bağımlılıkları azaltır. Sorumlulukları, iç durumlarına ulaşmak yerine doğrudan işbirlikçilerinize devretmenizi teşvik eder. Bu, bir modülün yalnızca şunların yöntemlerini çağırması gerektiği anlamına gelir:

Faydaları:

Örnek: Bir `Müşteri` nesnesinin bir `Sipariş` nesnesinin adresine doğrudan erişmesi yerine, bu sorumluluğu `Sipariş` nesnesinin kendisine devredin. `Müşteri` nesnesi, `Sipariş` nesnesinin iç durumuna değil, yalnızca genel arayüzüne etkileşimde bulunmalıdır. Bu bazen "sorma, söyle" olarak adlandırılır.

7. Liskov Yerine Geçme İlkesi (LSP)

Kavram: Alt türler, programın doğruluğunu değiştirmeden temel türlerinin yerine geçebilmelidir. Bu ilke, kalıtımın doğru kullanılmasını ve alt türlerin öngörülebilir bir şekilde davranmasını sağlar. Bir alt tür LSP'yi ihlal ederse, beklenmedik davranışlara ve hatalara yol açabilir. LSP, kodun yeniden kullanılabilirliğini, genişletilebilirliğini ve sürdürülebilirliğini teşvik etmek için önemli bir ilkedir. Geliştiricilerin beklenmedik yan etkiler ortaya çıkarmadan sistemi güvenle genişletmelerine ve değiştirmelerine olanak tanır.

Faydaları:

Örnek: Genişlik ve yükseklik ayarlamak için yöntemleri olan `Dikdörtgen` adlı bir temel sınıfınız varsa, `Kare` adlı bir alt tür, bu yöntemleri `Dikdörtgen` sözleşmesini ihlal edecek şekilde geçersiz kılmamalıdır. Örneğin, bir `Kare`nin genişliğini ayarlamak, yüksekliği de aynı değere ayarlayarak kare olarak kalmasını sağlamalıdır. Eğer bunu yapmazsa, LSP'yi ihlal eder.

8. Arayüz Ayırma İlkesi (ISP)

Kavram: İstemciler, kullanmadıkları yöntemlere bağımlı olmaya zorlanmamalıdır. Bu ilke, büyük, monolitik arayüzler yerine daha küçük, daha odaklı arayüzler oluşturmanızı teşvik eder. Yazılım sistemlerinin esnekliğini ve yeniden kullanılabilirliğini artırır. ISP, istemcilerin yalnızca kendileriyle ilgili olan yöntemlere bağımlı olmalarını sağlar, bu da arayüzün diğer bölümlerindeki değişikliklerin etkisini en aza indirir. Ayrıca gevşek bağlılığı teşvik eder ve sistemin sürdürülmesini ve geliştirilmesini kolaylaştırır.

Faydaları:

  • Azaltılmış Bağlılık: İstemciler arayüze daha az bağımlıdır.
  • Gelişmiş Yeniden Kullanılabilirlik: Daha küçük arayüzlerin yeniden kullanılması daha kolaydır.
  • Artırılmış Esneklik: İstemciler ihtiyaç duydukları arayüzleri seçebilirler.

    • Örnek: Çalışma, yemek yeme ve uyuma yöntemleri olan `Çalışan` adlı bir arayüzünüz varsa, yalnızca çalışması gereken sınıflar yemek yeme ve uyuma yöntemlerini uygulamaya zorlanmamalıdır. Bunun yerine, `Çalışılabilir`, `Yenebilir` ve `Uyunabilir` için ayrı arayüzler oluşturun ve sınıfların yalnızca kendileriyle ilgili arayüzleri uygulamasını sağlayın.

    9. Kalıtım Yerine Kompozisyon

    Kavram: Kodun yeniden kullanımı ve esneklik elde etmek için kalıtım yerine kompozisyonu tercih edin. Kompozisyon, daha karmaşık nesneler oluşturmak için basit nesneleri birleştirmeyi içerirken, kalıtım mevcut sınıflara dayalı yeni sınıflar oluşturmayı içerir. Kompozisyon, artırılmış esneklik, azaltılmış bağlılık ve geliştirilmiş test edilebilirlik dahil olmak üzere kalıtıma göre çeşitli avantajlar sunar. Bileşenlerini değiştirerek bir nesnenin davranışını çalışma zamanında değiştirmenize olanak tanır.

    Faydaları:

    Örnek: `Köpek`, `Kedi` ve `Kuş` için alt sınıflara sahip bir `Hayvan` sınıfları hiyerarşisi oluşturmak yerine, `Havlama`, `Miyavlama` ve `Uçma` için ayrı sınıflar oluşturun ve bu sınıfları `Hayvan` sınıfıyla birleştirerek farklı türde hayvanlar oluşturun. Bu, mevcut sınıf hiyerarşisini değiştirmeden hayvanlara kolayca yeni davranışlar eklemenizi sağlar.

    10. Yüksek Bağlılık ve Düşük Bağımlılık

    Kavram: Modüller içinde yüksek bağlılık ve modüller arasında düşük bağımlılık için çaba gösterin. Bağlılık, bir modül içindeki öğelerin birbirleriyle ne kadar ilişkili olduğunu ifade eder. Yüksek bağlılık, bir modül içindeki öğelerin yakından ilişkili olduğu ve tek, iyi tanımlanmış bir amacı gerçekleştirmek için birlikte çalıştığı anlamına gelir. Bağımlılık, modüllerin birbirine ne kadar bağımlı olduğunu ifade eder. Düşük bağımlılık, modüllerin gevşek bir şekilde bağlı olduğu ve diğer modülleri etkilemeden bağımsız olarak değiştirilebileceği anlamına gelir. Yüksek bağlılık ve düşük bağımlılık, sürdürülebilir, yeniden kullanılabilir ve test edilebilir sistemler oluşturmak için esastır.

    Faydaları:

    Örnek: Modüllerinizi tek, iyi tanımlanmış bir amaca sahip olacak ve diğer modüllere olan bağımlılıklarını en aza indirecek şekilde tasarlayın. Modülleri birbirinden ayırmak ve aralarında net sınırlar tanımlamak için arayüzler kullanın.

    11. Ölçeklenebilirlik

    Kavram: Sistemi, önemli performans düşüşü olmadan artan yükü ve trafiği kaldıracak şekilde tasarlayın. Ölçeklenebilirlik, zamanla büyümesi beklenen sistemler için kritik bir husustur. İki ana ölçeklenebilirlik türü vardır: dikey ölçeklenebilirlik (yukarı ölçeklendirme) ve yatay ölçeklenebilirlik (dışa ölçeklendirme). Dikey ölçeklenebilirlik, tek bir sunucunun kaynaklarını artırmayı (daha fazla CPU, bellek veya depolama alanı eklemek gibi) içerir. Yatay ölçeklenebilirlik, sisteme daha fazla sunucu eklemeyi içerir. Yatay ölçeklenebilirlik, daha iyi hata toleransı ve esneklik sunduğu için genellikle büyük ölçekli sistemler için tercih edilir.

    Faydaları:

    Örnek: Trafiği birden çok sunucuya dağıtmak için yük dengeleme kullanın. Veritabanı üzerindeki yükü azaltmak için önbellekleme kullanın. Uzun süren görevleri işlemek için eşzamansız işleme kullanın. Veri depolamayı ölçeklendirmek için dağıtık bir veritabanı kullanmayı düşünün.

    12. Güvenilirlik

    Kavram: Sistemi hataya dayanıklı ve hatalardan hızla kurtulacak şekilde tasarlayın. Güvenilirlik, görev açısından kritik uygulamalarda kullanılan sistemler için kritik bir husustur. Güvenilirliği artırmak için yedeklilik, çoğaltma ve hata tespiti dahil olmak üzere çeşitli teknikler vardır. Yedeklilik, kritik bileşenlerin birden çok kopyasına sahip olmayı içerir. Çoğaltma, verilerin birden çok kopyasını oluşturmayı içerir. Hata tespiti, sistemi hatalar için izlemeyi ve otomatik olarak düzeltici eylemde bulunmayı içerir.

    Faydaları:

    Örnek: Trafiği birden çok sunucuya dağıtmak için birden çok yük dengeleyici kullanın. Verileri birden çok sunucuya çoğaltmak için dağıtık bir veritabanı kullanın. Sistemin sağlığını izlemek ve arızalı bileşenleri otomatik olarak yeniden başlatmak için sağlık kontrolleri uygulayın. Zincirleme arızaları önlemek için devre kesiciler kullanın.

    13. Erişilebilirlik

    Kavram: Sistemi her zaman kullanıcılara erişilebilir olacak şekilde tasarlayın. Erişilebilirlik, farklı saat dilimlerindeki küresel kullanıcılar tarafından kullanılan sistemler için kritik bir husustur. Erişilebilirliği artırmak için yedeklilik, yük devretme ve yük dengeleme dahil olmak üzere çeşitli teknikler vardır. Yedeklilik, kritik bileşenlerin birden çok kopyasına sahip olmayı içerir. Yük devretme, birincil bileşen arızalandığında otomatik olarak bir yedek bileşene geçmeyi içerir. Yük dengeleme, trafiği birden çok sunucuya dağıtmayı içerir.

    Faydaları:

    Örnek: Sistemi dünyanın birden çok bölgesine dağıtın. Statik içeriği kullanıcılara daha yakın önbelleğe almak için bir içerik dağıtım ağı (CDN) kullanın. Verileri birden çok bölgeye çoğaltmak için dağıtık bir veritabanı kullanın. Kesintileri tespit etmek ve bunlara hızla yanıt vermek için izleme ve uyarı uygulayın.

    14. Tutarlılık

    Kavram: Verilerin sistemin tüm bölümlerinde tutarlı olmasını sağlayın. Tutarlılık, birden çok veri kaynağı veya verinin birden çok kopyasını içeren sistemler için kritik bir husustur. Güçlü tutarlılık, nihai tutarlılık ve nedensel tutarlılık dahil olmak üzere birkaç farklı tutarlılık seviyesi vardır. Güçlü tutarlılık, tüm okumaların en son yazmayı döndüreceğini garanti eder. Nihai tutarlılık, tüm okumaların eninde sonunda en son yazmayı döndüreceğini garanti eder, ancak bir gecikme olabilir. Nedensel tutarlılık, okumaların okumayla nedensel olarak ilişkili olan yazmaları döndüreceğini garanti eder.

    Faydaları:

    Örnek: Birden çok işlemin atomik olarak gerçekleştirilmesini sağlamak için işlemleri kullanın. Birden çok veri kaynağındaki işlemleri koordine etmek için iki aşamalı taahhüt kullanın. Eşzamanlı güncellemeler arasındaki çakışmaları ele almak için çakışma çözümleme mekanizmalarını kullanın.

    15. Performans

    Kavram: Sistemi hızlı ve duyarlı olacak şekilde tasarlayın. Performans, çok sayıda kullanıcı tarafından kullanılan veya büyük hacimli verileri işleyen sistemler için kritik bir husustur. Performansı artırmak için önbellekleme, yük dengeleme ve optimizasyon dahil olmak üzere çeşitli teknikler vardır. Önbellekleme, sık erişilen verileri bellekte depolamayı içerir. Yük dengeleme, trafiği birden çok sunucuya dağıtmayı içerir. Optimizasyon, kodun ve algoritmaların verimliliğini artırmayı içerir.

    Faydaları:

    Örnek: Veritabanı üzerindeki yükü azaltmak için önbellekleme kullanın. Trafiği birden çok sunucuya dağıtmak için yük dengeleme kullanın. Performansı artırmak için kodu ve algoritmaları optimize edin. Performans darboğazlarını belirlemek için profil oluşturma araçlarını kullanın.

    Sistem Tasarımı İlkelerini Uygulamada Kullanma

    Projelerinizde sistem tasarımı ilkelerini uygulamak için bazı pratik ipuçları:

    Sonuç

    Sistem tasarımı ilkelerinde uzmanlaşmak, ölçeklenebilir, güvenilir ve sürdürülebilir sistemler oluşturmak için esastır. Bu ilkeleri anlayarak ve uygulayarak, kullanıcılarınızın ve kuruluşunuzun ihtiyaçlarını karşılayan sistemler oluşturabilirsiniz. Basitliğe, modülerliğe ve ölçeklenebilirliğe odaklanmayı ve erken ve sık test etmeyi unutmayın. Eğrinin bir adım önünde kalmak ve yenilikçi ve etkili sistemler oluşturmak için sürekli olarak yeni teknolojilere ve en iyi uygulamalara öğrenin ve uyum sağlayın.

    Bu kılavuz, sistem tasarımı ilkelerini anlamak ve uygulamak için sağlam bir temel sağlar. Sistem tasarımının yinelemeli bir süreç olduğunu ve sistem ve gereksinimleri hakkında daha fazla şey öğrendikçe tasarımlarınızı sürekli olarak iyileştirmeniz gerektiğini unutmayın. Bir sonraki harika sisteminizi oluşturmada iyi şanslar!

    Sistem Tasarımı İlkelerinde Uzmanlaşma: Küresel Mimarlar İçin Kapsamlı Bir Kılavuz | MLOG