05-系统设计

系统设计是高级技术岗位面试的重要环节，考查候选人的架构思维、工程能力和解决复杂问题的能力。

📚 内容导航

🏗️ 设计原则

系统设计基础 - 可扩展性、可靠性、一致性等核心概念
架构模式 - 微服务、SOA、事件驱动等架构模式
设计权衡 - CAP定理、性能vs一致性等权衡考虑

🎯 经典案例

短链接服务 - 类似bit.ly的URL缩短服务设计
聊天系统 - 实时消息系统的架构设计
搜索引擎 - 分布式搜索系统设计
推荐系统 - 大规模推荐系统架构
社交网络 - 类似Twitter的社交平台设计
视频平台 - 类似YouTube的视频流媒体系统

🔧 技术组件

缓存系统 - Redis、Memcached的使用和设计
消息队列 - Kafka、RabbitMQ等消息中间件
负载均衡 - 负载均衡策略和实现
数据库设计 - 分库分表、读写分离
监控告警 - 系统监控和故障处理

🎯 面试重点

系统设计流程

需求澄清 (10%)
- 功能需求分析
- 非功能需求确定
- 约束条件识别
容量估算 (15%)
- 用户规模估算
- 存储需求计算
- 带宽需求分析
- QPS/TPS估算
高层设计 (25%)
- 系统架构图
- 核心组件识别
- 数据流设计
- API设计
详细设计 (35%)
- 数据库设计
- 算法选择
- 缓存策略
- 安全考虑
扩展性讨论 (15%)
- 性能瓶颈分析
- 扩展方案
- 监控和运维
- 故障处理

核心技术能力

数据存储

关系型数据库：MySQL、PostgreSQL的使用和优化
NoSQL数据库：MongoDB、Cassandra的应用场景
缓存技术：Redis、Memcached的设计模式
搜索引擎：Elasticsearch的架构和使用

系统架构

微服务架构：服务拆分、服务治理、API网关
分布式系统：一致性、分区容错、负载均衡
消息系统：异步处理、事件驱动架构
CDN和缓存：内容分发、多级缓存策略

性能优化

数据库优化：索引设计、查询优化、分库分表
缓存优化：缓存策略、缓存一致性、缓存穿透
网络优化：CDN、压缩、连接池
代码优化：算法优化、并发处理

💡 学习建议

基础知识

计算机网络：TCP/IP、HTTP、DNS等网络基础
操作系统：进程线程、内存管理、I/O模型
数据库：SQL、事务、索引、分布式数据库
算法数据结构：时间空间复杂度、常用算法

实践经验

项目经验：参与大型系统的设计和开发
技术调研：了解主流技术的优缺点和适用场景
性能优化：有实际的性能调优经验
故障处理：处理过线上系统故障

面试准备

经典案例：熟练掌握常见系统设计题目
画图能力：能够清晰地画出系统架构图
权衡思维：理解各种技术方案的权衡
沟通能力：能够清楚地表达设计思路

🔍 常见面试题

基础题目

设计一个URL缩短服务
设计一个聊天系统
设计一个新闻推送系统
设计一个图片存储系统

进阶题目

设计一个搜索引擎
设计一个视频流媒体平台
设计一个分布式缓存系统
设计一个秒杀系统

高级题目

设计一个全球化的社交网络
设计一个实时数据分析平台
设计一个多租户SaaS平台
设计一个区块链系统

📖 学习资源

经典书籍

《设计数据密集型应用》
《大规模分布式系统架构与设计实战》
《微服务设计》
《高性能MySQL》

在线资源

System Design Primer
High Scalability
AWS Architecture Center
Google Cloud Architecture Framework

实践平台

AWS/阿里云/腾讯云
Docker + Kubernetes
开源项目贡献
技术博客分享

💡 提示：系统设计面试重在考查思维过程，而非标准答案。要注重分析问题的方法和解决问题的思路。