对于以技术实习为目标的学生来说,系统设计是一个必不可少的主题。 今天的雇主正在寻找具有出色解决问题能力和扎实的计算机科学基础的大学生。
在许多 FAANG 采访中,系统设计问题已成为常规问题。 系统设计 是决定您在技术组织中的候选资格的关键因素之一。
因此,牢牢抓住材料并尽自己所能理解它变得至关重要。 书籍是最可靠的知识来源。
作者想让你随身携带,一个易于管理的包,包含你生活中的所有教义。 在学习系统设计时,没有比阅读知名作者撰写的最重要的书籍更好的学习方式了。
这篇文章中列出了 20 本特别精选的系统设计书籍。
它们将帮助您彻底理解系统分析和设计理念,并在系统设计面试之前增强您的自信或提高您对它的了解。
1. 设计数据密集型应用程序
当今系统设计中与数据相关的困难包括与可伸缩性、一致性、可靠性、效率和可维护性相关的困难。
此外,从众多可用工具(例如批处理器、消息代理等)中为您的应用程序选择最佳工具可能具有挑战性。
这里的术语是什么意思?
作者 Martin Kleppmann 在本书中讨论了用于处理和存储数据的各种技术的优缺点。
从基本思想和算法到实际使用和各种技术的细节,本书对数据存储系统进行了详尽的回顾。 本书将结合经验丰富的系统架构师的经验,帮助初学者加速他们的学习过程。
作者在他的作品中巧妙地将理论概念与现实世界的应用相结合。 任何对大数据、分布式系统或数据库内部感兴趣的人都应该阅读它。
这本书比你想象的要多得多。 微服务、反应式架构、DevOps 和流处理等较新的方法结合了久经考验的方法,如面向服务和事件驱动的架构。
许多这些模式在独立使用时是有效的,但正如这本有用的电子书所示,当它们结合使用时,它们会提供更全面和更有说服力的策略。
2. 现代系统设计与分析
考虑一下你想要一个动手的方法来研究与相关的概念、能力和方法 系统分析与设计. 在这种情况下,最适合您的系统设计书就是这本。
这本书更适合开发一个完整的学生学习系统,因为它还有一个关于敏捷方法的部分。 现代系统分析与设计中介绍了系统分析师创建信息系统所需的概念、能力、方法、策略、工具和观点,它更加强调实践而不是理论。
作者假设学生已经参加过计算机系统入门课程,并且有一些在至少一个领域编写程序的经验 编程语言.
作者给出了一个概念性和有条理的框架,同时通过引用系统开发生命周期来逻辑地解决问题。
3. Scott Tiley 的系统分析和设计
现在可以访问的最重要的系统设计教科书之一被广泛认为是 Scott Tiley 的系统设计书。 为了构建更好的系统,系统设计人员已经使用并正在比较传统方法和尖端方法。
这本书将帮助您了解发生了什么变化,为什么必须做出改变,以及为什么必须首先做出改变。
除了了解系统的工作原理之外,您还将了解云计算和 移动应用程序,除其他外,据作者说,他们声称本书包含面向对象编码和敏捷方法的部分,这是当今企业中最常用的两种方法。
这本书挤满了作业和练习,这些作业和练习将迫使你戴上你的思考帽,并立即直接使用你新获得的信息。
4. 头部优先设计模式
你想向以前的人学习,因为你不喜欢在软件创建方面从头开始。 要从面临与您自己类似的系统设计挑战的其他人的经验中学习,您需要查看设计模式。
通过使用设计模式,您可以利用他人的知识,从而可以专注于更困难或更愉快的任务。
这本书由 Eric Freeman 和 Elisabeth Robson 撰写,教授什么是模式以及何时、为什么以及如何在您自己的创作中使用它们。 它还探讨了支撑设计的面向对象的思想。
这是一种有趣的方法来了解和增强您对软件开发的理解。 您将学习基本的设计理念和模式,以便您能够解决软件设计挑战并与您的团队使用模式语言进行交流。
一开始它可能看起来“不够严重”,但随着时间的推移,事情会留在你的大脑中,你喜欢发现模式。 本书有效地简化和阐明了模式。
5. 干净的架构
Robert 是一位多才多艺的作家,他撰写了许多关于敏捷开发和干净代码的书籍。
现在,不用说,在阅读了 Robert C. Martin 的书籍之后,除了了解系统设计思想之外,您还将能够改进代码流并将敏捷技术纳入您的设计解决方案。
尽管如此,本书仍侧重于系统分析和设计的基础知识,以及系统设计人员在创建实际解决方案时面临的众多困难。
本书还介绍了测试驱动的开发技术以及如何运行单元测试来提高系统效率。 对于系统设计专业的学生和任何试图提高软件标准的人来说,这本书是最好的一本。
清洁架构解释了您需要做出的决定以及为什么它们对您的成功至关重要,而不仅仅是向您展示各种可能性并说“使用您的最佳判断力”。
6. Dennis、Wixom 和 Roth 的系统分析和设计
本书对适用于实际情况的项目进行了深入的解释,帮助您更好地掌握系统分析和设计。 本书还包括几个案例研究和示例,所有这些都非常详细。
本书将帮助您加强网络设计研究,并深入了解系统分析和设计概念。
因此,根据您的观点,本书既可以归类为面向初学者的系统设计书籍,也可以归类为面向中高级计算机科学专业学生的系统设计书籍。
运行实例和示例用于说明关键思想,然后辅以深入的解释和其他强调重要细节的功能,并在“学习”之外强调“做”的行为。
学生在将自己的工作应用于实际情况时,将获得专业分析师所需的基本信息和能力,以及对方法、工具和技术的直觉。
7. 系统设计专访 Alex Xu
开发人员经常有答案 系统设计面试题 因为他们被大量的潜在选择吓倒了。 但如果没有明确的回应,你怎么能在面试中有效地回答呢?
目前市场上最好的书,推荐给准备系统设计面试的任何人。 本书包含大量插图和图形,通过看似真实的问卷项目,帮助您理解实际方法。
此外,这本书将帮助您理解招聘经理希望在您的解决方案中看到什么,从而使您能够轻松地通过后续的系统设计考试。 在整个关键的面试中,它会给你更多的自信。
本书详细介绍了应对系统设计挑战的方法。 它还提供了来自现实世界的几个实例来展示有条不紊的方法是如何工作的,以及您可以遵循的明确说明。
8. 应用架构企业模式
几种新的使能技术的引入使企业应用程序开发专业受益。 支持多层面向对象开发的平台,例如 Java 和 .NET,已经很普遍。
虽然这些新工具和技术可以用来创建强大的应用程序,但它们很难付诸实践。 因为他们的开发人员不理解经验丰富的对象开发人员所学的架构原则,所以业务应用程序经常经常失败。
企业应用程序开发人员面临着几个困难,这激发了企业应用程序架构模式的作者撰写他们的书。
作者是著名的面向对象设计师 Martin Fowler,他观察到相同的基本设计原则可以被修改和应用以解决常见问题,无论技术发生什么变化,从 Smalltalk 到 CORBA 到 Java 到 .NET。
在一群知识渊博的志愿者的帮助下,Martin 将 XNUMX 多个重复的解决方案解构为模式。 最终产品是一本有价值的修复手册,可用于任何企业应用程序平台。
9. 构建微服务
在过去的十年中,分布式系统已经从大型、代码密集型的单体应用程序发展为更紧凑、独立的微服务。 然而,创建这些系统有其自身的挑战。
本书针对系统架构师和管理员在创建、管理和升级微服务架构时必须考虑的问题提供了一种综合方法,并提供了许多示例和有用的指导。
微服务技术正在迅速发展。 在深入研究设计、集成、测试、部署和监控您自己的自治服务的最新方法时,作者 Sam Newman 为您提供了坚实的原则基础。
在整本书中,您将跟随一家假设的公司,了解创建微服务架构如何影响特定领域。
10. 动手系统设计
本书的重点是扩展软件应用程序,它带领读者进行了一次深入的旅行。 阅读本文后,您将更好地掌握如何构建可扩展的企业级应用程序。
本书贯穿系统设计理念, 计算机网络、主要的网络协议、可扩展的数据访问机制以及用于构建系统的替代架构样式。
对众多技术及其实施进行了详细调查,包括高速缓存、CDN、 负载均衡器和消息队列。
本书还解释了如何使用各种技术组合构建可扩展的企业级解决方案。 您对多种架构设计的分析有助于您决定系统架构的最佳路径。
本书还研究了设计模式和 面向对象的编程 有助于编写清晰、可维护的代码的技术。 通过使用多个现实世界的系统设计示例,读者将直观地了解用于生成可扩展系统的各种工具和方法。
11. 嵌入式系统设计
全面介绍嵌入式系统的基本概念,以及在网络物理系统和物联网中的应用,是这本开放获取教科书的一个特色。
在介绍该领域之前,先对嵌入式和网络物理系统的规范模型和语言进行研究。
它解释了嵌入式系统(包括实时操作系统)系统软件的基础知识,并对此类系统中使用的硬件组件进行了基本介绍。
此外,作者概述了将程序映射到执行平台(包括多核平台)的方法,并讨论了嵌入式系统的评估和验证方法。
由于嵌入式系统必须在严格的参数下工作,因此本书还包括精心挑选的优化方法集合,例如软件优化技术。 在本书的结论中,简要讨论了测试。
12. 系统设计面试:完整指南
技术工作面试中最令人讨厌和最具挑战性的部分之一是系统设计面试。 不确定性令人恐惧。
但是,如果您仔细检查本杂志中详述的分析和程序,您将能够克服在使用数据工程技术进行评估时遇到的任何障碍。
你会发现工程师的许多面试方法。 阅读本指南后,您将全面了解使用数据密集型应用程序所需的步骤。
读完之后,无论你是从业者还是非后端工程师,你都会学到很多关于如何跨网络实现数据系统的知识,包括 RDBMS、NoSQL、IMS 等。
13. 设计分布式系统
大公司正在努力实施新技术以开发新产品、新程序和商业模式,以在当今快速发展的市场中竞争。
不过,过分强调技术而对技术允许的流程种类不够重视是数字化转型的一个障碍。
如果允许各个企业部门创建自己的服务和应用程序,并且决策是分散的而不是集中的怎么办? 为了使不同的业务部门能够实时响应数据,本研究调查了数字业务平台的概念。
在数字公司中,许多创新将越来越多地发生在边缘,无论是物联网设备还是业务用户(从营销人员到数据科学家)。
您的核心 IT 员工可以为这些行业提供快速开发所需的数字资源,以简化流程。 本书调查:通过跨职能产品团队建立业务能力需要重要的组织和文化转变。 用于连接程序、数据库、客户、合作伙伴的系统, 社会网络和物联网设备。
为了在低代码或无代码设置中开发尖端服务,内部 API 编程应用程序平台即服务、集成平台即服务和集成软件即服务是工具的一些示例。
14. 设计机器学习系统
机器学习系统既复杂又特殊。 它们很复杂,因为它们具有广泛的组成部分和利益相关者。
因为它们依赖于数据,从一个用例到下一个用例变化很大,所以它们很特别。
在本书中,您将发现一种创建可靠、可扩展、可维护和适应不断变化的环境和业务需求的机器学习系统的综合方法。
Claypot AI 的联合创始人、作者 Chip Huyen 考虑了每个设计选择如何帮助您的整个系统实现其目标。
示例包括如何处理和生成训练数据、使用哪些特征、重新训练模型的频率以及监控什么。 本书的迭代方法采用了有大量资料支持的真实案例研究。
15. 设计安全系统
现代系统中的技术、物理安全和人员流程都相互关联。 攻击者意识到这一点,并经常利用一种保护类型中的缺陷来接管其他安全活动。
我们需要一个单一的、包罗万象的模型,该模型可用于在平等的基础上解释系统的每个组件,以揭示这些缺陷。
从挂锁到网络钓鱼再到企业软件设计,Designing Secure Systems 提出了一种基于理论的方法来解决所有类型系统的问题,并讨论了系统的一个领域的弱点如何导致其他领域的漏洞,同时实施框架和标准。网络安全行业。
整个系统的安全性,包括其人员、程序和技术,将使用单一模型进行分析。
16. 系统分析、设计和测试
目标是使用简单的语言帮助'A-Level学生理解系统分析、系统设计、测试和MIS的概念。
本书旨在为读者提供理解系统分析、设计方面和软件开发中测试功能所需的知识。
除了理论基础外,还通过案例研究提供了深入的理解。 借助大量简单语言的图形,探索表单设计、报表设计、GUI 设计等的标准和指南。
还简要介绍了 CASE 工具的优点和缺点。 简单而有效的示例展示了最新的 UML 图标准。 本书讨论了结构化和面向对象的软件分析和设计方法。
借助大量示例和插图,对事实收集策略、联合应用程序开发 (JAD)、业务流程再造、流程图技术、数据流程图、决策树、决策表、结构化图表和数据字典进行了简单的解释英语。
想要理解、分析和构建软件的学生、程序员、研究人员和软件开发人员应该阅读本书。
17. 无服务器系统的软件架构模式
本书演示了如何构建和运行反脆弱系统,并引导您了解允许更改的基本架构组件,例如事件、自治服务和 微前端,为企业级软件系统提供动力。
您将分割系统并设置参数,以便团队可以独立运作并加快发明速度。 除了许多自治服务设计模式之外,本书还涵盖了支持整个架构的低级事件和数据模式。
在进行过程中,您将专注于安全性、可靠性、可测试性、可观察性和性能方面的最佳实践。
然后,本书通过描述持续试验、部署和交付的过程将您学到的所有知识汇集在一起,然后为您提供一些关于如何开始前进的最后提示。
读完本书后,您将能够设计自己的事件驱动、无服务器系统,这些系统足够灵活,能够以公司所需的速度产生价值。
18. 云原生架构
自虚拟化以来信息技术领域最大的突破性进步是 云计算. 与传统系统相比,云原生设计具有更大的灵活性。
当组织发现他们无法迁移到云时,他们必须更新他们的开发模型和架构以利用这一点。
组织现代化、部署现代化和云原生架构模式是云原生架构在交付现代云原生架构时展示的三个关键要素。
为了描述和澄清什么是云原生架构,什么不是,本书首先简要介绍了云原生架构。
您将了解云采用框架,并学习如何利用微服务和无服务器计算的架构概念创建云原生架构。
接下来将介绍云原生设计的主要组成部分,例如可扩展性、成本降低、安全性和实现卓越运营的方法。 在最后几章中,您还将发现从 AWS 和 Azure 到 Google Cloud Platform 的各种公共云设计。
19. 基于微处理器的系统设计简介
对于在第一学期学习基于微处理器的系统设计的工程和计算机科学专业的学生,推荐这本书。
它从对基本思想的总结开始,然后引导读者使用有条不紊的、逐步的方法来构建一个简单的微处理器示例来解决问题。
然后向读者展示围绕第二个微处理器构建的微型计算机系统的安装和编程。 大量已解决的实例和练习提供了更好的理解和学习效果。
此外,在本书的最后一节中,许多专门为教学目的而构建的基于微处理器的系统都在基于 FPGA 的平台上进行了彻底的开发、模拟和实现。
这本教科书的作者利用他们丰富的知识,同时为本科和研究生工程课程创建学习资源。
20. 破解系统设计面试
如果您想在软件工程领域取得进步,您必须具备系统设计知识。 即使您刚刚开始编码,最好先了解系统架构。
在您职业生涯的早期,您的编码能力将主要决定您的表现。 另一方面,更高级别的面试通常会更加重视您对应用程序设计的知识和专长。
系统设计面试更加开放,缺乏单一的正确回应,这使得它们对工程师来说最具挑战性。
通过这本书,作者希望为您提供导航此类采访的路线图,因为缺乏组织可能会令人生畏。
结论
总之,上面列出的 20 本书是网上最伟大的系统设计书籍。 小心不要被它们淹没并全部购买。
选择一本您真正喜欢的书,并确保您从头到尾阅读。 最好耐心地读一本书,而不是快速浏览几本书。
借助这些书籍,您可以增加知识,甚至可以成功通过系统设计面试。
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