سوالات مصاحبه کش توزیع‌شده و CDN سطح جونیور (50 سوال)

Question 1

هدف اصلی اضافه کردن یک لایه cache به یک سیستم چیست؟

Accepted Answer

کاهش latency و بار روی منبع اصلی داده با نگه‌داشتن نتایج پرتکرار نزدیک‌تر به مصرف‌کننده

Answer

تضمین durability داده‌ها در صورت از کار افتادن دیتابیس اصلی

Answer

جایگزینی کامل دیتابیس اصلی با یک ذخیره‌ساز سریع‌تر در حافظه

Answer

تضمین strong consistency بین تمام سرویس‌های یک سیستم توزیع‌شده

Question 2

«cache hit ratio» به چه معناست؟

Accepted Answer

درصد درخواست‌هایی که مستقیماً از cache پاسخ داده می‌شوند

Answer

نسبت حجم cache به حجم کل دیتابیس اصلی

Answer

تعداد کلیدهایی که در هر ثانیه از cache حذف می‌شوند

Answer

درصد درخواست‌هایی که به origin ارسال می‌شوند و fail می‌شوند

Question 3

در یک cache miss معمولاً چه اتفاقی می‌افتد؟

Accepted Answer

داده از منبع اصلی خوانده می‌شود و معمولاً برای درخواست‌های بعدی در cache ذخیره می‌شود

Answer

درخواست با خطای `404` رد می‌شود چون داده در cache وجود ندارد

Answer

cache کل محتوای خود را پاک می‌کند تا جا برای داده جدید باز شود

Answer

کلاینت باید درخواست را مستقیماً به سرور دیتابیس دوباره ارسال کند

Question 4

کدام ترتیب، لایه‌های رایج cache را از نزدیک‌ترین به کاربر تا نزدیک‌ترین به داده نشان می‌دهد؟

Accepted Answer

Browser → CDN → reverse proxy → app cache → distributed cache → DB buffer pool

Answer

CDN → browser → distributed cache → reverse proxy → DB buffer pool → app cache

Answer

Browser → distributed cache → CDN → app cache → reverse proxy → DB buffer pool

Answer

Reverse proxy → browser → CDN → DB buffer pool → app cache → distributed cache

Question 5

CDN (Content Delivery Network) چیست؟

Accepted Answer

شبکه‌ای از سرورهای توزیع‌شده جغرافیایی که محتوا را از نزدیک‌ترین edge به کاربر ارائه می‌دهد

Answer

یک دیتابیس توزیع‌شده که داده‌ها را بین چند region به‌صورت همزمان replicate می‌کند

Answer

یک load balancer داخلی که ترافیک را بین سرورهای یک دیتاسنتر پخش می‌کند

Answer

یک سرویس DNS که فقط نام دامنه را به آدرس IP سرور اصلی ترجمه می‌کند

Question 6

در اصطلاح CDN، «PoP» (Point of Presence) به چه چیزی اشاره دارد؟

Accepted Answer

یک محل فیزیکی با سرورهای edge که درخواست‌های کاربران آن ناحیه را پاسخ می‌دهد

Answer

سرور اصلی که نسخه معتبر محتوا روی آن نگه‌داری می‌شود

Answer

پروتکلی برای همگام‌سازی محتوا بین edge سرورها

Answer

یک header در HTTP که مدت زمان cache شدن پاسخ را تعیین می‌کند

Question 7

در معماری CDN، «origin» چیست؟

Accepted Answer

سرور یا storage اصلی که CDN در صورت miss محتوا را از آن دریافت می‌کند

Answer

نزدیک‌ترین edge سرور به کاربر نهایی که پاسخ را برمی‌گرداند

Answer

مرورگر کاربر که اولین درخواست را برای محتوا ارسال می‌کند

Answer

سرور DNS که آدرس PoP مناسب را به کلاینت برمی‌گرداند

Question 8

کدام نوع محتوا ساده‌ترین و مناسب‌ترین گزینه برای cache شدن در CDN است؟

Accepted Answer

فایل‌های static مثل تصاویر، CSS، JS و فونت‌ها

Answer

پاسخ‌های API شخصی‌سازی‌شده مثل موجودی حساب کاربر

Answer

درخواست‌های `POST` فرم‌های ثبت سفارش

Answer

پاسخ‌های WebSocket برای چت لحظه‌ای

Question 9

TTL (Time To Live) در یک cache چه چیزی را مشخص می‌کند؟

Accepted Answer

مدت زمانی که یک entry معتبر در نظر گرفته می‌شود قبل از اینکه منقضی شود

Answer

حداکثر تعداد دفعاتی که یک کلید می‌تواند از cache خوانده شود

Answer

مدت زمانی که طول می‌کشد تا داده از origin به edge برسد

Answer

زمان لازم برای راه‌اندازی مجدد نود cache پس از crash

Question 10

افزایش TTL یک entry در cache معمولاً چه trade-offی ایجاد می‌کند؟

Accepted Answer

hit ratio بالاتر و بار کمتر روی origin، اما احتمال بیشتر سرو داده قدیمی (stale)

Answer

داده تازه‌تر برای کاربران، اما مصرف CPU بیشتر روی سرورهای cache

Answer

latency کمتر در write، اما احتمال بیشتر از دست رفتن داده در دیتابیس

Answer

امنیت بیشتر برای داده‌های حساس، اما مصرف پهنای باند بیشتر

Question 11

داده «stale» در cache یعنی چه؟

Accepted Answer

داده‌ای که در cache هست اما دیگر با نسخه فعلی منبع اصلی مطابقت ندارد

Answer

داده‌ای که به دلیل کمبود حافظه از cache حذف شده است

Answer

داده‌ای که هنوز هیچ‌وقت از cache خوانده نشده است

Answer

داده‌ای که به‌صورت فشرده‌شده در cache ذخیره شده است

Question 12

در الگوی cache-aside (lazy loading) چه کسی مسئول پر کردن cache است؟

Accepted Answer

کد اپلیکیشن: در miss از دیتابیس می‌خواند و نتیجه را در cache می‌نویسد

Answer

خود cache: در miss به‌صورت خودکار از دیتابیس داده را load می‌کند

Answer

دیتابیس: پس از هر write تغییرات را به cache push می‌کند

Answer

CDN: محتوای پرتکرار را از origin به cache داخلی کپی می‌کند

Question 13

تفاوت اصلی read-through با cache-aside چیست؟

Accepted Answer

در read-through خود لایه cache در miss داده را از منبع load می‌کند، نه کد اپ

Answer

در read-through داده هرگز منقضی نمی‌شود و TTL ندارد

Answer

در read-through هر write ابتدا در cache و سپس در دیتابیس نوشته می‌شود

Answer

در read-through فقط داده‌های static قابل cache شدن هستند

Question 14

در الگوی write-through یک write چگونه پردازش می‌شود؟

Accepted Answer

داده به‌صورت همزمان در cache و دیتابیس نوشته می‌شود و سپس write تأیید می‌شود

Answer

داده فقط در cache نوشته می‌شود و بعداً به‌صورت async به دیتابیس می‌رود

Answer

داده فقط در دیتابیس نوشته می‌شود و entry مربوطه در cache حذف می‌شود

Answer

داده در دیتابیس نوشته می‌شود و cache تا انقضای TTL دست‌نخورده می‌ماند

Question 15

بزرگ‌ترین ریسک الگوی write-behind (write-back) چیست؟

Accepted Answer

از دست رفتن writeهایی که هنوز از cache به دیتابیس flush نشده‌اند در صورت crash

Answer

افزایش شدید latency هر write چون باید منتظر دیتابیس ماند

Answer

کاهش hit ratio چون داده‌های جدید وارد cache نمی‌شوند

Answer

عدم امکان استفاده از TTL برای entryهای cache

Question 16

«cache invalidation» به چه معناست؟

Accepted Answer

حذف یا علامت‌گذاری entryهای cache به‌عنوان نامعتبر وقتی داده منبع تغییر می‌کند

Answer

پاک کردن کل cache به‌صورت دوره‌ای برای آزاد کردن حافظه

Answer

رد کردن درخواست‌هایی که کلید cache نامعتبر دارند

Answer

رمزنگاری داده‌های cache تا توسط مهاجم خوانده نشوند

Question 17

عملیات «purge» در CDN چه کاری انجام می‌دهد؟

Accepted Answer

محتوای مشخصی را قبل از پایان TTL از cache تمام edgeها حذف می‌کند

Answer

محتوای جدید را از قبل در تمام edgeها بارگذاری می‌کند

Answer

ترافیک را از یک PoP خراب به PoP سالم منتقل می‌کند

Answer

لاگ‌های دسترسی قدیمی را از سرورهای edge پاک می‌کند

Question 18

چرا فایل‌های static اغلب با نام‌هایی مثل `app.3f9a1c.js` منتشر می‌شوند؟

Accepted Answer

تا بتوان آن‌ها را با TTL خیلی طولانی cache کرد و با تغییر محتوا URL هم عوض شود

Answer

تا مرورگر بتواند فایل را بدون نیاز به HTTPS دانلود کند

Answer

تا CDN بتواند فایل را قبل از ارسال به کاربر فشرده کند

Answer

تا امکان دسترسی مستقیم کاربران به origin مسدود شود

Question 19

کدام header در HTTP اصلی‌ترین ابزار origin برای کنترل رفتار cache در مرورگر و CDN است؟

Accepted Answer

`Cache-Control`

Answer

`Content-Type`

Answer

`Accept-Encoding`

Answer

`Authorization`

Question 20

directive `Cache-Control: private` چه معنایی دارد؟

Accepted Answer

پاسخ فقط در cache مرورگر کاربر ذخیره شود، نه در cacheهای مشترک مثل CDN

Answer

پاسخ به هیچ وجه نباید در هیچ cacheی ذخیره شود

Answer

پاسخ فقط از طریق HTTPS قابل cache شدن است

Answer

پاسخ فقط در CDN ذخیره شود و مرورگر آن را cache نکند

Question 21

تفاوت `no-cache` و `no-store` در `Cache-Control` چیست؟

Accepted Answer

`no-cache` ذخیره را مجاز می‌کند ولی قبل از استفاده revalidate لازم است؛ `no-store` اصلاً ذخیره نمی‌شود

Answer

`no-cache` ذخیره را کاملاً ممنوع می‌کند؛ `no-store` فقط ذخیره روی دیسک را ممنوع می‌کند

Answer

هر دو دقیقاً یکسان هستند و فقط برای سازگاری با نسخه‌های قدیمی وجود دارند

Answer

`no-cache` فقط برای CDN است و `no-store` فقط برای مرورگر اعمال می‌شود

Question 22

`ETag` در revalidation یک پاسخ cache شده چه نقشی دارد؟

Accepted Answer

شناسه نسخه است؛ اگر با `If-None-Match` مطابقت داشت سرور `304` بدون body برمی‌گرداند

Answer

مدت زمان معتبر بودن پاسخ را به ثانیه مشخص می‌کند

Answer

مشخص می‌کند پاسخ در کدام PoP شبکه CDN ذخیره شود

Answer

محتوای پاسخ را رمزنگاری می‌کند تا cache آن را تغییر ندهد

Question 23

directive `s-maxage` در `Cache-Control` چه کاربردی دارد؟

Accepted Answer

تعیین TTL جداگانه برای cacheهای مشترک مثل CDN که بر `max-age` اولویت دارد

Answer

تعیین TTL فقط برای cache مرورگر و نادیده گرفتن آن توسط CDN

Answer

تعیین حداکثر حجم پاسخ قابل cache به کیلوبایت

Answer

تعیین مدت زمان نگه‌داری اتصال TCP بین CDN و origin

Question 24

در یک pull CDN محتوا چگونه به edge می‌رسد؟

Accepted Answer

edge در اولین درخواست (miss) محتوا را از origin می‌گیرد و cache می‌کند

Answer

تیم توسعه محتوا را به‌صورت دستی قبل از درخواست‌ها روی edgeها آپلود می‌کند

Answer

origin هر تغییر را بلافاصله به تمام edgeها push می‌کند

Answer

کاربران محتوا را به‌صورت peer-to-peer بین خودشان به اشتراک می‌گذارند

Question 25

push CDN برای کدام سناریو مناسب‌تر است؟

Accepted Answer

محتوای بزرگ و کم‌تغییر مثل فایل‌های ویدیو یا نصبی که از قبل مشخص‌اند

Answer

سایتی با میلیون‌ها صفحه که هر کدام به‌ندرت بازدید می‌شوند

Answer

پاسخ‌های API که هر چند ثانیه تغییر می‌کنند

Answer

صفحات شخصی‌سازی‌شده برای هر کاربر لاگین‌کرده

Question 26

یک reverse proxy cache مثل Varnish یا Nginx کجا قرار می‌گیرد؟

Accepted Answer

جلوی سرورهای اپلیکیشن در دیتاسنتر، بین کلاینت‌ها و backend

Answer

داخل مرورگر کاربر، به‌عنوان بخشی از service worker

Answer

پشت دیتابیس، بین storage engine و دیسک

Answer

داخل process اپلیکیشن به‌عنوان یک HashMap در حافظه

Question 27

مشکل اصلی استفاده از cache محلی (in-process) در اپی که روی چندین سرور اجرا می‌شود چیست؟

Accepted Answer

هر سرور نسخه جداگانه دارد، پس cacheها ناهماهنگ می‌شوند و hit ratio کلی پایین می‌آید

Answer

cache محلی همیشه از cache توزیع‌شده کندتر است چون از شبکه عبور می‌کند

Answer

cache محلی نمی‌تواند هیچ نوع TTLی برای entryها داشته باشد

Answer

cache محلی فقط برای داده‌های رشته‌ای قابل استفاده است

Question 28

کدام گزینه نمونه‌ای از یک distributed cache است؟

Accepted Answer

کلاستری از Redis یا Memcached که بین چندین سرور اپ مشترک است

Answer

یک متغیر global در حافظه process سرور Node.js

Answer

فایل `localStorage` در مرورگر کاربر

Answer

buffer pool داخلی موتور InnoDB در MySQL

Question 29

«eviction» در cache چه زمانی رخ می‌دهد؟

Accepted Answer

وقتی حافظه cache پر شده و باید entryهایی را برای جا باز کردن حذف کند

Answer

وقتی کاربر درخواست `DELETE` به API ارسال می‌کند

Answer

وقتی داده جدیدی در دیتابیس insert می‌شود

Answer

وقتی اتصال شبکه بین اپ و cache قطع می‌شود

Question 30

سیاست LRU (Least Recently Used) کدام entry را حذف می‌کند؟

Accepted Answer

entryی که طولانی‌ترین زمان از آخرین دسترسی به آن گذشته است

Answer

entryی که در کل کمترین تعداد دفعات خوانده شده است

Answer

entryی که زودتر از همه وارد cache شده، صرف‌نظر از دسترسی

Answer

entryی که بیشترین حجم حافظه را اشغال کرده است

Question 31

LFU (Least Frequently Used) در چه حالتی از LRU بهتر عمل می‌کند؟

Accepted Answer

وقتی چند کلید همیشه محبوب هستند و یک scan گذرا نباید آن‌ها را بیرون کند

Answer

وقتی الگوی دسترسی کاملاً تصادفی و یکنواخت بین همه کلیدهاست

Answer

وقتی همه entryها TTL یکسان و خیلی کوتاه دارند

Answer

وقتی cache فقط یک کلید را در هر لحظه نگه می‌دارد

Question 32

cache key در یک CDN معمولاً به‌طور پیش‌فرض از چه چیزی ساخته می‌شود؟

Accepted Answer

host و path و query string درخواست

Answer

آدرس IP کاربر و نوع مرورگر او

Answer

محتوای body پاسخ برگشتی از origin

Answer

زمان دقیق ارسال درخواست به ثانیه

Question 33

header `Vary: Accept-Encoding` به cache چه می‌گوید؟

Accepted Answer

نسخه‌های جداگانه پاسخ را بر اساس مقدار `Accept-Encoding` درخواست نگه دارد

Answer

پاسخ را فقط برای کلاینت‌هایی که gzip پشتیبانی می‌کنند cache کند

Answer

پاسخ را قبل از ذخیره همیشه با gzip فشرده کند

Answer

header `Accept-Encoding` را از درخواست حذف کند

Question 34

«negative caching» چیست؟

Accepted Answer

cache کردن نتیجه «پیدا نشد» یا خطا برای مدتی کوتاه تا درخواست‌های تکراری به origin نرسند

Answer

حذف entryهایی از cache که بیش از حد درخواست شده‌اند

Answer

ذخیره داده در cache با TTL منفی تا هرگز منقضی نشود

Answer

رد کردن همه درخواست‌ها وقتی cache در دسترس نیست

Question 35

«cold cache» به چه وضعیتی گفته می‌شود؟

Accepted Answer

cacheی که خالی است یا داده کمی دارد، مثلاً بعد از restart، پس بیشتر درخواست‌ها miss می‌شوند

Answer

cacheی که داده‌هایش را روی دیسک به جای حافظه نگه می‌دارد

Answer

cacheی که فقط داده‌های کم‌استفاده را نگه‌داری می‌کند

Answer

cacheی که در region دیگری نسبت به کاربران قرار دارد

Question 36

«cache warming» چه کاری انجام می‌دهد؟

Accepted Answer

پیش از رسیدن ترافیک واقعی، داده‌های پرتکرار را از قبل در cache بارگذاری می‌کند

Answer

دمای سخت‌افزار سرورهای cache را برای عملکرد بهتر تنظیم می‌کند

Answer

TTL همه کلیدها را به‌طور خودکار افزایش می‌دهد

Answer

کلیدهای کم‌استفاده را به نودهای دیگر منتقل می‌کند

Question 37

مشکل «cache stampede» (thundering herd) چیست؟

Accepted Answer

وقتی یک کلید پرطرفدار منقضی می‌شود و تعداد زیادی درخواست همزمان miss شده و به DB هجوم می‌برند

Answer

وقتی cache آن‌قدر بزرگ می‌شود که سرور دچار کمبود حافظه می‌شود

Answer

وقتی چند سرور cache همزمان یک کلید را با مقدارهای متفاوت می‌نویسند

Answer

وقتی کاربران زیادی همزمان یک فایل بزرگ را از CDN دانلود می‌کنند

Question 38

اضافه کردن «jitter» تصادفی به TTL کلیدها چه فایده‌ای دارد؟

Accepted Answer

جلوگیری از انقضای همزمان تعداد زیادی کلید و ایجاد موج ناگهانی miss

Answer

افزایش امنیت با غیرقابل‌پیش‌بینی کردن محتوای cache برای مهاجم

Answer

کاهش مصرف حافظه با فشرده‌سازی تصادفی entryها

Answer

توزیع یکنواخت کلیدها بین نودهای مختلف cache

Question 39

«hot key» در یک distributed cache چه مشکلی ایجاد می‌کند؟

Accepted Answer

حجم زیادی از ترافیک روی یک نود متمرکز می‌شود و آن نود overload می‌شود

Answer

کلید به‌سرعت منقضی می‌شود چون TTL آن با هر دسترسی کم می‌شود

Answer

کلید به همه نودهای کلاستر به‌طور خودکار replicate می‌شود

Answer

مقدار کلید بیش از حد بزرگ می‌شود و در حافظه جا نمی‌شود

Question 40

چرا داده‌ها در یک distributed cache بین چند نود shard می‌شوند؟

Accepted Answer

تا ظرفیت حافظه و throughput از حد یک ماشین فراتر برود

Answer

تا هر کلید روی همه نودها کپی شود و هیچ داده‌ای از دست نرود

Answer

تا نیاز به تعیین TTL برای کلیدها از بین برود

Answer

تا cache بتواند مستقیماً جایگزین دیتابیس اصلی شود

Question 41

مشکل توزیع کلیدها با `hash(key) % N` وقتی تعداد نودها (N) تغییر می‌کند چیست؟

Accepted Answer

تقریباً همه کلیدها به نود دیگری map می‌شوند و cache عملاً خالی می‌شود

Answer

فقط کلیدهای نود حذف‌شده جابه‌جا می‌شوند و بقیه سر جایشان می‌مانند

Answer

تابع hash باید برای همه کلیدها از اول طراحی شود

Answer

نودهای جدید تا restart کامل کلاستر نمی‌توانند داده دریافت کنند

Question 42

consistent hashing چگونه کار می‌کند؟

Accepted Answer

نودها و کلیدها روی یک حلقه hash قرار می‌گیرند و هر کلید به اولین نود در جهت ساعتگرد می‌رسد

Answer

هر کلید به نودی می‌رود که در آن لحظه کمترین مصرف CPU را دارد

Answer

همه کلیدها به ترتیب الفبایی بین نودها تقسیم می‌شوند

Answer

هر کلید به‌صورت تصادفی به یک نود ارسال و در یک جدول مرکزی ثبت می‌شود

Question 43

هدف replication نودهای cache (مثلاً primary با چند replica) چیست؟

Accepted Answer

در دسترس ماندن cache در صورت خرابی یک نود و توزیع بار خواندن

Answer

افزایش ظرفیت کل حافظه cache به اندازه تعداد replicaها

Answer

حذف نیاز به دیتابیس اصلی برای ذخیره دائمی داده

Answer

تضمین اینکه هیچ داده‌ای در cache هرگز stale نشود

Question 44

«edge computing» در CDNهایی مثل Cloudflare Workers یا Lambda@Edge به چه معناست؟

Accepted Answer

اجرای کد سفارشی روی سرورهای edge نزدیک کاربر، قبل یا بعد از cache

Answer

انتقال کامل دیتابیس اصلی به داخل مرورگر کاربران

Answer

پردازش همه درخواست‌ها فقط در یک دیتاسنتر مرکزی

Answer

فشرده‌سازی فایل‌ها توسط origin قبل از ارسال به CDN

Question 45

کدام مورد از مزایای استفاده از CDN نیست؟

Accepted Answer

تضمین consistency لحظه‌ای داده‌های پویا بین همه کاربران

Answer

کاهش latency برای کاربران دور از origin

Answer

کاهش پهنای باند و بار پردازشی روی origin

Answer

جذب بخشی از حملات DDoS در لبه شبکه

Question 46

بزرگ‌ترین مزیت cache مرورگر نسبت به سایر لایه‌ها چیست؟

Accepted Answer

در hit هیچ درخواست شبکه‌ای ارسال نمی‌شود، پس سریع‌ترین پاسخ ممکن است

Answer

سرور می‌تواند هر زمان که بخواهد محتوای آن را purge کند

Answer

بین همه کاربران یک سایت به اشتراک گذاشته می‌شود

Answer

داده‌های حساس را به‌طور خودکار رمزنگاری می‌کند

Question 47

buffer pool دیتابیس (مثلاً در PostgreSQL یا InnoDB) چه چیزی را cache می‌کند؟

Accepted Answer

صفحات (pages) داده و index خوانده‌شده از دیسک در حافظه

Answer

پاسخ‌های کامل HTTP که اپ به کاربران برگردانده است

Answer

session کاربران لاگین‌کرده و tokenهای آن‌ها

Answer

فایل‌های static مثل تصاویر و اسکریپت‌ها

Question 48

در اندازه‌گیری ظرفیت cache، «working set» به چه معناست؟

Accepted Answer

مجموعه داده‌ای که در یک بازه زمانی مشخص به‌طور فعال دسترسی داده می‌شود

Answer

کل داده‌های ذخیره‌شده در دیتابیس اصلی

Answer

تعداد سرورهای اپلیکیشنی که به cache متصل هستند

Answer

داده‌هایی که در حال حاضر در حال نوشته شدن هستند

Question 49

چرا یک سیستم باید طوری طراحی شود که بدون cache هم (هرچند کندتر) کار کند؟

Accepted Answer

چون cache ممکن است خالی شود، evict کند یا از دسترس خارج شود و منبع حقیقت نیست

Answer

چون cacheها همیشه داده‌های نادرست برمی‌گردانند

Answer

چون استفاده از cache در production توصیه نمی‌شود

Answer

چون cache فقط در محیط توسعه فعال است

Question 50

CDNها اغلب از Anycast برای چه هدفی استفاده می‌کنند؟

Accepted Answer

اعلام یک IP یکسان از چند PoP تا routing شبکه کاربر را به نزدیک‌ترین PoP ببرد

Answer

ارسال یک پاسخ به همه کاربران به‌صورت همزمان مثل broadcast

Answer

رمزنگاری ترافیک بین edge و origin

Answer

همگام‌سازی محتوای cache بین همه PoPها