Uber Sistem Dizaynı

Problemin Təsviri:

Uber kimi ride-sharing (taksi çağırma) servisi dizayn etmək lazımdır. Sistem aşağıdakı əsas komponentləri dəstəkləməlidir:

Sürücü və sərnişin matching (uyğunlaşdırma)
Real-time lokasiya izləmə
Dinamik qiymətləndirmə (surge pricing)
Ödəniş prosesləri

Functional Requirements:

Əsas Funksiyalar:

İstifadəçi İdarəetməsi
- Sərnişin və sürücü qeydiyyatı
- İstifadəçi profili və authentication
- Sürücü verifikasiyası və sənədləri
Səyahət Matching
- Sərnişin səyahət sorğusu (pickup və destination)
- Yaxınlıqdakı mövcud sürücülərin tapılması
- Sürücü-sərnişin uyğunlaşdırması
- Çoxsaylı sürücüyə paralel sorğu
Real-time Lokasiya İzləmə
- Sürücünün cari lokasiyasının izlənməsi
- Sərnişinə real-time yeniləmələr
- ETA (Estimated Time of Arrival) hesablama
- Naviqasiya və marşrut göstərilməsi
Dinamik Qiymətləndirmə
- Tələb və təklif əsaslı qiymət hesablama
- Surge pricing mexanizmi
- Region və vaxt əsaslı qiymət dəyişikliyi
- Qiymət təxmini
Ödəniş Sistemi
- Ödəniş metodlarının idarəsi
- Avtomatik ödəniş prosesləri
- Sürücüyə payout
- Səyahət tarixçəsi və qəbzlər

Non-Functional Requirements

Performance:

Matching latency < 500ms
Lokasiya update latency < 1s
99.99% uptime availability
Real-time location tracking

Scalability:

Milyonlarla concurrent user
Geniş coğrafi əhatə
Şəhər və region səviyyəsində sharding
Horizontal scaling qabiliyyəti

Capacity Estimation

Fərziyyələr:

50 milyon active user
10 milyon daily active user (DAU)
5 milyon active driver
2 milyon daily active driver
Hər sərnişin gündə orta 2 səyahət
Orta səyahət müddəti: 20 dəqiqə
Sürücü lokasiya update: hər 5 saniyə

Storage:

User data: 50M × 2KB = 100GB
Driver data: 5M × 5KB = 25GB
Trip history: 20M trip/gün × 2KB × 365 gün = ~15TB/il
Location data (time-series): ~100TB/il

Bandwidth:

Location updates: 2M driver × 12 update/dəqiqə = 24M update/dəqiqə = 400K update/saniyə
Hər update ~500 bytes: 400K × 500B = 200MB/s

QPS (Queries Per Second):

Trip requests: ~20,000 request/saniyə (peak)
Location updates: ~400,000 update/saniyə
Map/routing API: ~50,000 QPS

High-Level System Architecture

Əsas Komponentlərin Dizaynı

1. Authentication Service

Məsuliyyətlər:

İstifadəçi authentication (JWT)
Session management
Role-based access (sərnişin vs sürücü)
Device tracking

Database Schema (PostgreSQL):

users:
  - user_id (PK, UUID)
  - phone_number (UK)
  - email
  - name
  - password_hash
  - user_type (rider/driver/both)
  - status (active/suspended)
  - created_at
  - updated_at

drivers:
  - driver_id (PK, UUID, FK → users)
  - license_number
  - vehicle_type
  - vehicle_model
  - license_plate
  - rating (decimal)
  - total_trips
  - status (available/busy/offline)
  - created_at

riders:
  - rider_id (PK, UUID, FK → users)
  - rating (decimal)
  - total_trips
  - default_payment_method_id
  - created_at

API Endpoints:

POST /api/v1/auth/register
POST /api/v1/auth/login
POST /api/v1/auth/logout
GET  /api/v1/users/{user_id}
PUT  /api/v1/users/{user_id}

2. Trip Service

Məsuliyyətlər:

Səyahət sorğularının idarəsi
Səyahət statusunun izlənməsi
Səyahət tarixçəsi
Səyahət detallarının saxlanması

Database Schema:

trips:
  - trip_id (PK, UUID)
  - rider_id (FK → riders)
  - driver_id (FK → drivers)
  - status (requesting/accepted/in_progress/completed/cancelled)
  - pickup_lat
  - pickup_lng
  - dropoff_lat
  - dropoff_lng
  - pickup_address
  - dropoff_address
  - estimated_price
  - final_price
  - estimated_distance_km
  - estimated_duration_min
  - surge_multiplier
  - requested_at
  - accepted_at
  - started_at
  - completed_at
  - cancelled_at
  - cancelled_by
  - rider_rating
  - driver_rating

İndekslər:

trips(rider_id, requested_at DESC)
trips(driver_id, requested_at DESC)
trips(status, requested_at DESC)

API Endpoints:

POST /api/v1/trips/request
POST /api/v1/trips/{trip_id}/accept
POST /api/v1/trips/{trip_id}/start
POST /api/v1/trips/{trip_id}/complete
POST /api/v1/trips/{trip_id}/cancel
GET  /api/v1/trips/{trip_id}
GET  /api/v1/trips/history
POST /api/v1/trips/{trip_id}/rate

3. Matching Service

Məsuliyyətlər:

Yaxın sürücülərin tapılması
Optimal sürücü seçimi
Çoxsaylı sürücüyə paralel sorğu
Matching alqoritminin icrası

Matching Alqoritmi:

Geo-spatial Search:
- Redis Geo-Index istifadə edilir
- GEORADIUS komutu ilə radius əhatəsində sürücülər tapılır
- İlkin radius: 5 km, genişləndirilə bilər
Sürücü Filtrasiyası:
- Status: available
- Vehicle type uyğunluğu
- Rating threshold (məs. > 4.0)
Ranking:
- Məsafə (ən yaxın)
- Rating (ən yüksək)
- ETA (ən qısa vaxt)
- Acceptance rate
Parallel Dispatch:
- Top 5 sürücüyə eyni vaxtda sorğu
- İlk qəbul edən sürücü match olur
- 30 saniyə timeout
- Timeout olarsa, radius genişləndirilir və yenidən cəhd

Redis Geo-Index:

GEOADD drivers:available {lng} {lat} {driver_id}
GEORADIUS drivers:available {lng} {lat} 5 km WITHDIST

Matching Flow:

4. Location Service

Məsuliyyətlər:

Sürücü lokasiyalarının qəbulu
Real-time lokasiya yayımı
Lokasiya tarixçəsinin saxlanması
Geo-index yeniləmələri

Location Tracking Flow:

Sürücü lokasiya göndərir:
- Hər 5 saniyədə bir GPS koordinatları
- WebSocket və ya HTTP POST
- Batch update (çoxsaylı nöqtə)
Location Service:
- Kafka-ya event yazır
- Redis geo-index yeniləyir
- WebSocket vasitəsilə sərnişinə broadcast edir
Storage:
- Redis: aktiv sürücülərin cari lokasiyası (TTL: 30s)
- Time-series DB: lokasiya tarixçəsi
- S3: arxiv data (30+ gün)

Kafka Event Schema:

{
  "driver_id": "uuid",
  "location": {
    "lat": 40.7128,
    "lng": -74.0060
  },
  "heading": 180,
  "speed": 45,
  "timestamp": "2025-10-30T17:53:00Z",
  "status": "available"
}

WebSocket Protocol:

// Sürücü update göndərir
{
  "type": "location_update",
  "driver_id": "...",
  "location": {...}
}

// Sərnişin real-time update alır
{
  "type": "driver_location",
  "trip_id": "...",
  "location": {...},
  "eta_minutes": 5
}

Location Worker:

Kafka-dan event-ləri consume edir
Time-series DB-yə yazır
Aggregate metrics hesablayır

5. Pricing Service

Məsuliyyətlər:

Əsas qiymət hesablama
Surge pricing tətbiqi
Region-specific qiymətləndirmə
Discount və promo kodlar

Qiymət Hesablama Formulu:

base_price = base_fare + (distance_km × per_km_rate) + (duration_min × per_minute_rate)
surge_multiplier = calculate_surge(region, time)
final_price = base_price × surge_multiplier × (1 - discount_rate)

Surge Pricing Mexanizmi:

Supply/Demand Nisbəti:

surge_ratio = pending_requests / available_drivers

Surge Multiplier:
- surge_ratio < 1.0: multiplier = 1.0x (normal)
- surge_ratio 1.0-2.0: multiplier = 1.5x
- surge_ratio 2.0-3.0: multiplier = 2.0x
- surge_ratio > 3.0: multiplier = 3.0x (max)
Region və Time Window:
- Şəhər geo-hash region-lara bölünür
- Hər region üçün 1 dəqiqəlik window
- Redis-də cache (30 saniyə TTL)

Surge Calculation Flow:

Cache Strategy:

Key: pricing:surge:{region_id}:{time_bucket}
Value: { multiplier: 1.5, updated_at: timestamp }
TTL: 30 seconds

API Endpoints:

POST /api/v1/pricing/estimate
     Body: { pickup_location, dropoff_location }
     Returns: { estimated_price, surge_multiplier, breakdown }

GET  /api/v1/pricing/surge/{region_id}
     Returns: { current_surge, active_drivers, pending_requests }

6. Payment Service

Məsuliyyətlər:

Ödəniş metodlarının idarəsi
Səyahət ödənişlərinin prosesi
Sürücüyə payout
Refund idarəetməsi

Database Schema:

payment_methods:
  - payment_method_id (PK, UUID)
  - user_id (FK → users)
  - type (credit_card/debit_card/wallet)
  - last_four
  - token (encrypted)
  - is_default
  - status (active/expired)
  - created_at

payments:
  - payment_id (PK, UUID)
  - trip_id (FK → trips)
  - rider_id (FK → riders)
  - driver_id (FK → drivers)
  - amount
  - currency
  - status (pending/completed/failed/refunded)
  - payment_method_id
  - transaction_id
  - company_commission
  - driver_payout
  - processing_fee
  - created_at
  - completed_at

Payment Flow:

Payout Strategy:

Weekly batch payout
Minimum threshold (məs. $50)
Async processing
Retry mechanism (exponential backoff)

Database Sharding Strategy

User Sharding:

Shard key: user_id
Consistent hashing
16 shard (başlanğıc)

Trip Sharding:

Shard key: rider_id
Time-based partitioning (hər ay)
Hot data: son 30 gün SSD-də
Cold data: 30+ gün HDD-də

Location Sharding:

Geo-hash əsaslı sharding
Region per shard
Popular region-lar replicate olunur

Caching Strategy

Multi-Level Cache:

Client-side:
- User profile
- Saved locations
- Recent trips
Redis Cache:
- Active driver locations (TTL: 30s)
- Surge pricing (TTL: 30s)
- User sessions (TTL: 24h)
- Popular routes ETA (TTL: 5min)
CDN:
- Static assets
- Map tiles

Failure Handling

Matching Failures:

Timeout: 30 saniyə
Retry: radius genişləndir (5km → 10km → 15km)
Fallback: waiting queue

Payment Failures:

Retry: 3 dəfə (exponential backoff)
Alternative payment method
Manual review queue

Location Update Failures:

Client-side buffering
Batch retry
Last known location fallback

Service Degradation:

Circuit breaker pattern
Fallback to cached data
Disable non-critical features

Monitoring və Observability

Key Metrics:

Matching success rate
Average matching time
ETA accuracy
Surge pricing accuracy
Payment success rate
Location update latency
Active drivers per region
Completed trips per hour

Alerts:

Matching time > 30s
Payment failure rate > 5%
Location service latency > 2s
Available drivers < threshold

Security Considerations

JWT token authentication
HTTPS/TLS encryption
Payment data PCI-DSS compliance
Location data privacy
Rate limiting (DoS protection)
Driver background check
Fraud detection system

Əlavə Təkmilləşdirmələr

Sistemə əlavə edilə biləcək feature-lər:

Ride Pooling: Çoxsaylı sərnişin eyni istiqamətdə
Scheduled Rides: Gələcək vaxt üçün səyahət bronlaşdırma
Favorite Drivers: Sevimli sürücüləri yadda saxlama
Route Optimization: Machine learning ilə optimal marşrut
Driver Incentives: Bonus və promotion sistemi
Multi-stop Trips: Bir neçə dayanacaq nöqtəsi
Accessibility Features: Xüsusi ehtiyaclar üçün nəqliyyat
Corporate Accounts: Şirkət hesabları və billing