10大系统设计面试题

如何设计大规模分布式系统已经成为软件工程师面试的标配。工程师们在系统设计面试中表现吃力，主要有两个原因：一、缺少开发大规模系统的经验；二、系统设计面试非机构化，开放性的特点，通常问题都没有标准答案。

在系统设计面试中表现出色将给你带来高回报，因为它能反映你处理复杂系统的能力，并能转化成面试公司为你提供的高级职位和高薪水。

本文列举了10大系统设计面试题，在这些面试题中，应该如何回答，跟面试官讨论的关键点应该在哪里。

源文: Top 10 System Design Interview Questions for Software Engineers (Fahim ul Haq)

1、设计一个短地址服务

给定一个典型的长地址(URL)，如何设计服务生成一个短地址并保证它的唯一

做如下讨论:

• 如何为每个URL生成一个唯一的ID?
• 如何大规模地生成唯一的ID（每秒都有成千上万的URL短地址请求）?
• 如何处理重定向?
• 如何支持自定义短网址?
• 如何删除过期的URL等?
• 如何跟踪点击统计?

2、设计面向全球用户的视频流媒体服务

一想到视频，意味着你的服务将储存和传输PB级的数据。 你要讨论的是如何有效的存储和分发数据，以便大量用户同时观看和分享视频。

此外，还要讨论：

• 如何记录视频的统计数据？如视频总浏览量，投票量等
• 如何给视频添加实时的评论（如弹幕）

3、设计面向全球用户的聊天服务

该服务面试官想知道的是：

• 如何设计用户间的一对一的聊天？
• 如何扩展你的设计来支持群聊？
• 当用户断网如何处理？
• 什么时候发送推送消息？
• 你能否提供端到端的加密？如何做？

4、设计社交网络，留言板服务

用户可以发布问题或分享链接。其他用户可以回答问题或对共享链接发表评论。

• 记录每个回答的统计数据，例如总浏览量、投票数等
• 用户可以关注其他用户或主题
• 时间线将由所有用户的最新问题和他们关注的话题组成（类似于信息流生成）

5、设计面向全球用户的文件存储和分享服务

讨论点:

• 用户如何上传/查看/搜索/共享文件或照片
• 如何跟踪文件共享的传输情况
• 如何允许多个用户编辑同一个文档

6、服务上亿用户的社交媒体服务

当设计一个拥有数亿（或数十亿）用户的社交媒体服务时，面试官很想知道你会如何设计以下组件:

• 高效存储和搜索帖子或微博
• 信息流的生成
• 社交图谱（谁与谁成为好友或谁关注谁--特别是当数百万用户关注一个名人的时候
• 很多时候，面试官会用整个面试的时间来讨论信息流的设计

7、设计一个共享打车服务

在设计共享打车服务的时候，要讨论以下内容

• 最核心的业务场景--当用户请求乘车时，如何有效地将他们与附近的司机匹配
• 如何为总是在移动的司机和乘车人存储数百万个地理位置
• 如何处理司机/骑手位置的更新（每秒更新数百万次）

8、设计搜索引擎相关服务

对于Type-Ahead，当用户输入查询时，你需要设计一个服务，它将根据用户输入的关键字推荐前10个搜索词。讨论的内容包括：

• 如何存储以前的搜索查询
• 如何保持返回的数据总是新的
• 如何为已经输入的字符串找到最佳匹配
• 如何处理更新和用户输入太快的情况

对于网络爬虫来说，我们必须设计一个可扩展的服务，它可以抓取整个Web，并且可以获取数以亿计的Web文档。讨论的内容包括：

• 如何找到新的网页
• 如何对动态变化的网页进行优先级排序
• 如何确保你的爬虫不会无限地停留在同一个域名上

9、设计一个API速率限制器

开发一个速率限制器服务

• 限制一个实体在一个时间窗口内可以向一个API发送的请求数量，例如，每秒15个请求
• 速率限制应该适用于分布式设置，因为API是通过服务器集群访问的
• 你将如何处理流量调节

10、设计一个查找附近的人或地点的服务

这项服务将需要为数百万人/地点存储位置。讨论的内容包括

• 该服务的用户如何能够搜索附近的朋友或地点
• 如何对地方进行排名（根据距离、用户评价）
• 如何根据人口密度有效地存储位置数据（例如，纽约市的一个街区可能比一个小城市的人都多）

(全文完)