Instagram'ın altyapısı, saniyeler içinde milyarlarca isteği milisaniyelik gecikmelerle karşılayabilmek adına uçtan uca yatay ölçeklenebilirlik, mikroservis mimarisi ve dağıtık veri tabanı modelleri üzerine kuruludur. Sistem trafiği karşılandığı ilk andan itibaren coğrafi olarak en yakın noktalardaki Anycast DNS yönlendirmeleriyle işlenmeye başlar. İstekler NGINX ve Envoy proxy havuzlarında sonlandırılırken, iç ağdaki mikroservisler arası iletişimde düşük gecikme sağlamak amacıyla gRPC ve HTTP/2 protokolleri tercih edilir.
Veri tabanı tarafında tek bir devasa yapının oluşturacağı darboğazları aşmak için uygulama seviyesinde sharding uygulanır ve veriler bağımsız PostgreSQL kümelerine dağıtılır. Bu shard'lar arasında çakışmaları önlemek adına zaman damgası ve shard ID barındıran 64-bitlik benzersiz ID'ler üreten merkezi olmayan bir Snowflake yapısı kullanılır. Okuma ve yazma işlemlerini dengelemek amacıyla Memcached ve Redis tabanlı bellek içi önbellekleme katmanları devreye sokulur; sosyal grafik verileri doğrudan RAM üzerinden servis edilerek disk maliyetleri minimuma indirilir.
Fotoğraf yükleme, filtreleme veya bildirim gönderme gibi ağır I/O operasyonları ana akışı bloke etmemek için Kafka veya RabbitMQ gibi dağıtık mesaj kuyruklarına aktarılarak asenkron worker havuzlarında çözümlenir. Son olarak, petabaytlarca medya verisi dağıtık nesne depolama sistemlerinde tutulurken, statik varlıklar coğrafi olarak dağıtık CDN node'ları üzerinden kullanıcılara sunularak ana veri merkezinin yükü tamamen hafifletilir.