系统设计面试指南

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关于回答系统设计问题的模版以及系统设计问题的学习链接

本文由3部分组成——准备指南、系统设计模板和设计问题学习链接。

我在Amazon的系统设计面试中，观看了视频讲座，阅读了博客文章，并和朋友讨论了设计系统的各种方法。经过我的精心准备，我想出了一个在面试中使用的模板，想要分享它并希望它能帮助到正在准备系统设计面试的人。

准备

首先，在设计一个系统之前，学习基本概念是很重要的。了解所有的概念有助于您在设计系统时做出正确的决策。系统设计概念指南：https://github.com/donnemartin/system-design-primer/blob/master/README.md
在学习了所有的基本概念之后，现在是开始设计的时候了。首先，你必须想到一个用例(例如:Instagram一个图片社交应用)，并尝试设计所有的组件。主要考虑如何使您的系统具有容错性(系统始终启动并运行)和可伸缩性(处理不断增长的流量)。对瓶颈如何解决进行头脑风暴。整个过程可以帮助您将学到的概念应用在设计系统中。如果您在设计系统的步骤上遇到困难，请参考下面提供的设计模板。

我给你的建议是使用这个系统并探索所有的功能

对自己问以下问题：

• 可以使用哪些不同的架构组件?
• 这些组件如何互相交互?
• 我们如何最好地利用这些组件：如何正确的权衡?
  你问的问题越多，从面试官那里得到的信息就越多，你的设计也就越好。

系统设计模版

1、需求

功能

系统或应用程序提供给用户哪些功能？例如：在Twitter中，用户可以关注另一个用户，发推文，喜欢一条推文，转发他人的推文，分享一条推文(关注Twitter的基本特性，不要深入研究Twitter的复杂特性)。

非功能

必须知道CAP定理：博客
对于任何分布式系统，以下是需要考虑的基本概念:

• 高可用：大多数系统必须具有高可用性。
• 一致性：具有高可用性的系统将达到最终一致性。任何银行系统都倾向于一致性而非可用性，因为数据(账户余额)不可能存在差异。
• 可靠性：不会丢失用户数据
• 延时： 用户请求的响应时间，如加载网页、点赞帖子等。

2、存储评估

• 根据数据的形态：粗略的估计多少数据必须存储-知道什么样的数据库可以使用和文件存储，存储图像/视频。
• 服务的请求数量：了解如何扩展服务。大量读请求的服务可以扩展为处理高流量的请求。
• 读写比例：判断系统是读请求多还是写请求多。

3、数据库设计

在讨论完用户可以向服务发起的数据和操作请求之后。下一步是讨论您将使用哪种类型的数据库以及为什么。详细的差异SQL Vs NoSQL - 资料

4、系统概要设计

从最基本的设计开始：

扩展设计——创建特定的组件

• 隔离服务——为了更容易扩展和流量控制

  

  服务隔离

服务和数据库多副本——单点故障-视频

• 负载均衡——如果需要多话，在应用端和数据库端添加负载均衡器-视频，博客
• 消息队列——从紧耦合到松耦合/同步到异步通信--阅读消息队列，消息队列优势
• 数据分区——基于位置的分区、基于用户ID分区--视频，博客
• CDN内容分发网络—— 避免与主服务器之间的往返(减少延迟)视频, 面试问题
• 缓存——分布式缓存和客户端缓存(用于更快的读访问)-- 视频, 博客, 指南

5、其他组件（可选）

如果您在面试中还有时间，可以将这些组件添加到设计中。了解这些组件有助于您回答任何深入的后续问题。一般来说，上面提到的内容就足够了，也会占用你面试的大部分时间。

• 加密——用于消息传递服务以保护数据--博客
• 业务分析——用于分析请求和用户数据
• 机器学习服务——推荐/新闻提要排名(如果用例(Netflix)需要，那么就把它添加到基本组件中)-讨论你的推荐/排名模型所需的数据。
• API网关——视频，微服务详解，和API网关学习视频列表
• 服务发现——动态识别微服务--视频
  通过遵循这个模板，任何系统设计问题都可以在面试中设计出来。
  声明：下面提供的视频链接是一个系统设计的详细内容，可供深入实际系统设计参考。博客链接是简洁的，涵盖了特定系统的设计概念的使用。

设计问题

通用服务

• Tiny URL: 视频, Blog
• PasteBin(在线内容托管服务): Video, Blog
• 搜索服务: Video, Blog
• 输入提示服务: 视频, 博客
• web爬虫: 视频, 博客
• API限流: 视频, 博客

社交服务

• Instagram: 视频, 博客
• Twitter: 视频, 博客
• Facebook news feed: 博客

云服务

• Google drive: 视频, 博客
• Google docs: 视频
• Amazon S3: 视频

视频服务

视频是主要的数据，不同格式的视频必须存储。推荐服务是关键

• Netflix: 视频, 博客

在线购物

• Amazon: 视频
  类似的系统:沃尔玛，Airbnb, eBay

社交软件系统

了解HTTP、连接池和WebSockets之间的区别，对于一个消息系统是很重要的— 视频

• WhatsApp: 视频

打车系统

• Uber: 视频, 博客

视频会议

• Zoom: 视频
  类似的系统:Skype，谷歌Meet