Belajar System Design - Pre-Requisites & Mental Models

#Pendahuluan

Selamat datang di series Belajar System Design! Series ini akan membawa kalian menguasai system design — kemampuan merancang sistem berskala besar dari load balancing, caching, database sharding, hingga distributed consensus, microservices, dan case study nyata. Total ada 28 episode yang tersusun dalam enam fase, dari fondasi mental model sampai case study design dan tren modern 2026.

Mengapa system design begitu penting? Karena ini adalah kemampuan yang membedakan engineer biasa dari engineer yang mampu membangun sistem yang bertahan di skala jutaan pengguna. Di dunia kerja, system design interview adalah ronde paling menentukan di hiring proses FAANG/Big Tech — dan di lapangan, ini adalah skill yang menentukan apakah arsitektur kalian bisa bertahan saat traffic naik 100x.

Episode 0 ini adalah pijakan kalian: kita akan membangun mental model, menyiapkan tool, dan melatih intuisi estimasi sebelum masuk ke konsep teknis di episode-episode berikutnya.

#Mental Model System Design

#Framework Empat Langkah

Setiap problem system design bisa didekati dengan framework yang sama:

1. Requirements — klarifikasi fitur, constraint, dan skala yang diharapkan.
2. Estimasi — hitung throughput, storage, dan bandwidth dari requirements.
3. Design — rancang arsitektur high-level lalu deep-dive ke komponen kritis.
4. Bottleneck — identifikasi titik lemah dan diskusikan trade-off.

Framework ini bukan template kaku — ia adalah cara berpikir. Di episode 20-24 (case study), kita akan mengulangi framework ini berulang kali untuk berbagai masalah desain.

#Pertanyaan yang Harus Ditanyakan Dulu

Sebelum menggambar diagram, tanyakan:

#Perangkat Tool yang Disiapkan

#Whiteboard & Diagramming

Untuk praktik dan interview, kalian butuh tool untuk menggambar arsitektur:

• Excalidraw (excalidraw.com) — gratis, collaborative, feel whiteboard nyata.
• draw.io (diagrams.net) — lebih banyak shape, cocok untuk diagram formal.
• Pen & Paper — untuk latihan cepat dan estimasi back-of-envelope.

#Kalkulator & Kertas Estimasi

Untuk estimasi back-of-envelope, kalian butuh kalkulator dan pemahaman order of magnitude:

1 hari        = 86.400 detik ≈ 100K detik
1 bulan       ≈ 2.6 juta detik
1 juta request/hari ≈ 12 request/detik
1 juta request/detik = 1K request/milidetik
1 KB  = 10^3 bytes
1 MB  = 10^6 bytes
1 GB  = 10^9 bytes
1 TB  = 10^12 bytes
1 PB  = 10^15 bytes

#Latihan Estimasi Back-of-Envelope

#Studi Kasus: YouTube

Pertanyaan: Berapa request per detik yang diterima YouTube, dan berapa storage untuk 1 tahun video baru?

Estimasi QPS:

• 2 miliar pengguna aktif bulanan
• Rata-rata 5 video ditonton per hari per pengguna aktif
• Total view per hari = 2B x 5 = 10B views
• QPS = 10B / 86.400 ≈ 115K views/detik (baca: seratus lima belas ribu)
• Tambahkan upload, search, dan API calls → estimasi total QPS ≈ 200K-500K

Estimasi Storage:

• 500 jam video diupload per menit
• Rata-rata video 7 menit, resolusi rata-rata → bitrate ~5 Mbps
• Storage per video = 5 Mbps x 7 x 60 / 8 = ~2.6 GB (original)
• Total upload per hari = 500 x 60 x 24 = 720K video
• Storage per hari = 720K x 2.6 GB ≈ 1.9 PB per hari (original)
• Dengan transcoding ke berbagai resolusi → 10-20x multiplier → storage baru per hari bisa 20-40 PB

Angka ini membantu kalian memahami skala: YouTube bukan sekadar "banyak video" — ini sistem yang memproses petabyte data setiap hari.

#Skill Dasar yang Wajib Dimiliki

#Backend Dasar (HTTP/API/Database)

Kalian wajib memahami:

• Request-response model HTTP, method (GET/POST/PUT/DELETE), status code.
• REST API dasar, CRUD operations.
• Relational database (PostgreSQL/MySQL), SQL dasar, indexing.

#Big-O Notation

Untuk menilai kompleksitas solusi, kalian perlu nyaman dengan:

• Time complexity: O(1), O(log n), O(n), O(n log n), O(n^2).
• Space complexity: trade-off memori vs waktu.
• Algoritma dasar: sorting, searching, graph traversal.

#Networking Dasar

• DNS resolution: domain → IP.
• TCP vs UDP, HTTP/1.1 vs HTTP/2 vs HTTP/3.
• Latency vs bandwidth: mengapa latency sering jadi bottleneck utama.

#Cloud Dasar

• Compute: VM, container, serverless.
• Storage: object storage (S3), block storage (EBS), file storage (EFS).
• Database managed: RDS, Cloud SQL, DynamoDB.

#Verifikasi Environment

Sebelum lanjut ke episode 1, pastikan:

# Excalidraw bisa diakses di browser
echo "Buka https://excalidraw.com di browser"
 
# Kalkulator tersedia
python3 -c "print('Kalkulator siap:', 86400)"
 
# Kertas & pena untuk estimasi manual
echo "Siapkan kertas dan pena untuk back-of-envelope"

Checklist akhir episode 0:

• Mental model 4 langkah (requirements → estimasi → design → bottleneck) sudah dipahami.
• Tool whiteboarding siap (Excalidraw atau draw.io).
• Order of magnitude utama dihafal (1 hari ≈ 100K detik, 1 bulan ≈ 2.6M detik).
• Bisa melakukan estimasi back-of-envelope sederhana (contoh: YouTube QPS & storage).

#Ringkasan

Rangkuman yang sudah kalian siapkan di episode 0:

• Mental model: requirements → estimasi → design → bottleneck.
• Pertanyaan kunci: fitur, skala, constraint, durability, availability.
• Tool: Excalidraw/draw.io untuk diagram, kalkulator untuk estimasi.
• Estimasi: hafal order of magnitude, latih dengan studi kasus nyata.
• Skill dasar: backend, Big-O, networking, cloud.

Jika ada yang belum terpenuhi, beri tanda dan pelajari sambil jalan. Perjalanan 28 episode ke depan akan jauh lebih lancar dengan pijakan yang kuat ini.

#Penutup

Inti yang harus dibawa pulang:

• System design adalah kemampuan merancang sistem berskala besar — bukan sekadar menggambar diagram.
• Mental model 4 langkah adalah fondasi untuk setiap problem desain.
• Estimasi back-of-envelope adalah skill yang membedakan engineer yang memahami skala dari yang tidak.
• Tool whiteboarding dan latihan konsisten adalah kunci penguasaan.

Di episode 1 selanjutnya kita akan membahas pengenalan distributed system — monolith vs distributed, kenapa harus distribusi, CAP theorem, dan bagaimana mengidentifikasi single point of failure. Pastikan mental model kalian sudah siap, karena perjalanan Belajar System Design baru saja dimulai!