KENALKAN SYSTEM DESIGN, CARA MERANCANG SYSTEM YANG SCALABLE

System Design adalah proses yang krusial dalam pengembangan software, yang mencakup pemahaman menyeluruh tentang bagaimana berbagai komponen perangkat lunak akan berinteraksi satu sama lain.

System Design dapat membantu kita dalam merancang sistem yang scalable, efisien, dan maintainable. Jika dilakukan secara tepat, System Design dapat membantu memecah kompleksitas proyek, meningkatkan kinerja, dan memastikan bahwa sistem dapat diandalkan dan mudah untuk dikembangkan lebih lanjut.

Startup - startup besar di Indonesia umumnya menggunakan tes wawancara System Design untuk menyeleksi calon software engineer mereka lho. Nah, bagi teman-teman yang bercita-cita ingin bekerja di startup besar dan melakukan interview System Design dengan lancar, yuk belajar tentang System Design ! Tanpa basa-basi lagi mari langsung saja kita ke pembahasan mengenai System Design!

Apa itu System Design?

System Design adalah sebuah proses merancang arsitektur dan infrastruktur perangkat lunak secara menyeluruh, mulai dari komponen hardware, software, jaringan, hingga database. Proses ini juga memikirkan bagaimana semua komponen berjalan untuk memenuhi kebutuhan sistem yang akan dibuat.

Tujuan Menggunakan System Design

Tujuan utama dari System Design adalah untuk memastikan bahwa rancangan sistem yang dibangun dapat memenuhi kebutuhan user dengan cara yang paling efisien dan efektif. Beberapa tujuan utama dari System Design meliputi:

1. Skalabilitas: Merancang sistem yang dapat menangani pertumbuhan jumlah user dan data dengan cara yang efisien.
2. Kinerja: Memastikan bahwa sistem dapat memberikan respons yang cepat dan efisien bahkan di bawah beban yang berat.
3. Reliabilitas: Menjamin bahwa sistem dapat berfungsi dengan baik dan tetap tersedia meskipun terjadi kegagalan pada sebagian komponennya.
4. Pemeliharaan: Memastikan bahwa sistem mudah untuk diperbaiki, ditingkatkan, dan dikembangkan lebih lanjut.

Quick Start System Design

Memulai proses System Design memerlukan pemahaman dasar tentang elemen-elemen utama yang akan terlibat dalam proses desain. Berikut adalah langkah-langkah dasar untuk memulai System Design:

1. Kumpulkan Requirement: Langkah pertama adalah memahami kebutuhan bisnis dan teknis dari sistem yang akan dibangun. Ini mencakup wawancara dengan pemangku kepentingan, analisis dokumen, dan identifikasi kebutuhan fungsional dan non-fungsional.

2. Identifikasi Komponen Utama: Tentukan komponen utama yang akan dibutuhkan dalam sistem, seperti server, database, API, dan layanan eksternal.

3. Rancang Arsitektur Tingkat Tinggi: Buat diagram arsitektur tingkat tinggi yang menggambarkan bagaimana komponen-komponen utama akan berinteraksi satu sama lain. Ini termasuk pemetaan aliran data dan interaksi antara komponen.

4. Pilih Teknologi yang Tepat: Pilih teknologi yang paling sesuai untuk setiap komponen berdasarkan kebutuhan fungsional dan non-fungsional. Pertimbangkan faktor seperti performa, skalabilitas, dan kemudahan pemeliharaan.

5. Detail Desain Komponen: Buat desain rinci untuk setiap komponen utama, termasuk struktur data, algoritma, dan protokol komunikasi.

6. Rancang untuk Skalabilitas dan Ketersediaan: Pastikan bahwa desain kalian mempertimbangkan kebutuhan untuk skalabilitas dan ketersediaan. Ini mungkin termasuk pengaturan load balancing, replikasi data, dan penggunaan layanan cloud.

Hands-on Membuat System Design Sederhana

Untuk memberikan gambaran yang lebih jelas tentang bagaimana melakukan System Design, mari kita kembangkan System Design sederhana untuk aplikasi e-commerce. Studi kasus ini akan mencakup System Design untuk menangani operasi CRUD (Create, Read, Update, Delete) untuk fitur produk.

1. Kumpulkan Requirement

Untuk fitur produk pada aplikasi e-commerce, kebutuhan dasar yang harus dipenuhi meliputi:

• User dapat menambahkan produk baru.
• User dapat melihat daftar produk yang tersedia.
• User dapat mengupdate informasi produk.
• User dapat menghapus produk dari sistem.

Selain kebutuhan fungsional, kita juga perlu mempertimbangkan kebutuhan non-fungsional seperti:

• Sistem harus dapat menangani hingga 1000 permintaan per detik.
• Uptime dari sistem harus bisa mencapai 99.9%.
• Sistem harus memiliki waktu respons kurang dari atau sama dengan 200 ms untuk setiap permintaan.

2. Identifikasi Komponen Utama

Komponen utama untuk sistem ini meliputi:

• Server Aplikasi: Pusat utama dari sistem.
• Database: Untuk menyimpan data produk.
• API: Untuk komunikasi antara frontend dengan backend.
• Load Balancer: Untuk mendistribusikan beban kerja di antara beberapa server.

3. Rancang Arsitektur Tingkat Tinggi

Berikut adalah diagram arsitektur tingkat tinggi untuk sistem e-commerce sederhana ini:

• Load Balancer akan mendistribusikan permintaan user ke beberapa server untuk meningkatkan skalabilitas dan ketersediaan.
• Server Aplikasi akan memproses permintaan dan berinteraksi dengan Database untuk operasi CRUD.
• Database akan menyimpan semua data produk.

4. Pilih Teknologi yang Tepat

Berdasarkan kebutuhan di atas, berikut adalah teknologi yang dipilih:

• Server Aplikasi: Menggunakan Node.js karena performa yang baik dalam menangani banyak permintaan simultan.
• Database: Menggunakan PostgreSQL karena fleksibilitasnya dalam menyimpan data serta kehandalannya untuk menangani operasi read-write yang intens.
• Load Balancer: Menggunakan Nginx untuk load balancing karena keandalan dan kinerjanya yang tinggi.
• API: RESTful API untuk kemudahan integrasi dengan frontend.

5. Detail Desain Komponen

Server Aplikasi:

• Menggunakan framework Express.js untuk membangun backend .
• Endpoint API: route /products untuk operasi CRUD produk.

Database:

• Skema tabel produk dalam PostgreSQL:

CREATE TABLE products (
	productId SERIAL PRIMARY KEY,
	name VARCHAR(255) NOT NULL,
	description TEXT,
	price NUMERIC(10, 2) NOT NULL,
	quantity INT NOT NULL
);

API:

• POST /products: Untuk menambahkan produk baru. Contoh Query: sql INSERT INTO products (name, description, price, quantity) VALUES ('Produk A', 'Deskripsi Produk A', 10000.00, 50);

• GET /products: Untuk melihat daftar produk. Contoh Query: sqlSELECT * FROM products;

• PUT /products/:id: Untuk mengupdate informasi produk. Contoh Query: sql UPDATE products SET name = 'Produk A Updated', description = 'Deskripsi Produk A Updated', price = 12000.00, quantity = 60 WHERE productId = 1;

• DELETE /products/:id: Untuk menghapus produk. Contoh Query: sql DELETE FROM products WHERE productId = 1;

6. Skalabilitas dan Ketersediaan

Untuk memastikan skalabilitas dan ketersediaan:

• Load Balancer (Nginx) akan mendistribusikan beban ke beberapa instance Server.
• Database (PostgreSQL) akan diatur dengan replikasi untuk meningkatkan ketersediaan dan performa.
• Penggunaan layanan cloud seperti AWS atau GCP yang menyediakan fitur autoscaling untuk menangani lonjakan beban untuk hosting server dan database.

Penutup

System Design adalah proses penting yang memastikan bahwa sistem dapat memenuhi kebutuhan user dengan cara yang efisien dan efektif. Melalui langkah-langkah yang sistematis, kita dapat merancang sistem yang skalabel, kinerja tinggi, dan mudah dipelihara. Terimakasih sudah mencoba dan semoga bermanfaat!

Refrensi:

• https://www.geeksforgeeks.org/what-is-system-design-learn-system-design/
• https://roadmap.sh/system-design