软件工程师十大系统设计面试问题

^{注：本文最初发表于Hackernoon。}

设计大规模分布式系统已成为软件工程面试的标配。工程师在系统设计面试（SDI）中遇到困难，主要原因如下：

1. 他们缺乏开发大型系统的经验。
2. SDI 的非结构化性质。即使是拥有一定大型系统构建经验的工程师，也不太适应这类面试，主要是因为设计问题的开放性，没有标准答案。

在 SDI 中的出色表现非常值得称赞，因为它反映了您处理复杂系统的能力，并转化为面试公司将为您提供的职位和薪酬（工资和股票）。

如果您正在寻找资源来准备系统设计面试，请查看Grokking the System Design Interview。

在Educative.io，我们采访了数百位经历过设计面试的候选人。作为其中的一部分，我们整理了一份系统设计面试常见问题清单。
以下是一些常见问题，以及面试官希望你在设计系统时考虑的一些要点。

1. 设计 TinyURL 或 bitly（URL 缩短服务）

给定一个（通常）很长的 URL，你会如何设计一个服务来为其生成一个更短且唯一的别名？
请讨论以下问题：

• 如何为每个 URL 生成唯一的 ID？
• 如何在大规模情况下生成唯一 ID（每秒都会收到数千个 URL 缩短请求）？*您的服务如何处理重定向？
• 您如何支持自定义短网址？
• 如何删除过期的 URL 等？
• 如何追踪点击统计数据？

2. 设计 YouTube、Netflix 或 Twitch（全球视频流服务）

视频意味着您的服务将存储和传输数 PB 级的数据。您应该讨论如何高效地存储和分发数据，以便大量用户可以同时观看和共享数据（例如，想象一下播放《权力的游戏》等热门电视剧的最新一集）。

另外讨论：

• 您如何记录视频统计数据，例如总观看次数、赞成/反对票数等。
• 用户如何（实时）对视频添加评论。

你可以看看我之前的帖子“如何在 45 分钟的系统设计面试中避免设计 Netflix”

3. 设计 Facebook Messenger 或 WhatsApp（全球聊天服务）

面试官有兴趣了解：

• 您将如何设计用户之间的一对一对话？
• 您将如何扩展您的设计以支持群聊？
• 当用户没有连接到互联网时该怎么办？
• 何时发送推送通知？
• 你们能提供端到端加密吗？怎么做？

4. 设计 Quora、Reddit 或 HackerNews（社交网络+留言板服务）

该服务的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分享的链接发表评论。该服务应该能够：

• 记录每个答案的统计数据，例如总浏览量、赞成/反对票数等。
• 用户应该能够关注其他用户或主题
• 他们的时间线将包含所有用户的热门问题和他们关注的话题（类似于新闻提要生成）。

5. 设计 Dropbox、Google Drive 或 Google Photos（全球文件存储和共享服务）

讨论如下事项：

• 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权限
• 如何允许多个用户编辑同一篇文档

6. 设计 Facebook、Twitter 或 Instagram（拥有数亿用户的社交媒体服务）

在设计拥有数亿（或数十亿）用户的社交媒体服务时，面试官感兴趣的是了解您将如何设计以下组件

• 高效存储和搜索帖子或推文。
• 新闻推送生成
• 社交图谱（谁与谁成为朋友或谁关注谁——尤其是当数百万用户关注名人时）

很多时候，面试官会花整个面试时间来讨论新闻推送的设计。

7. 设计 Uber 或 Lyft（拼车服务）

在设计拼车服务时，请讨论以下事项：

• 最关键的用例——当客户请求乘车时，如何有效地将他们与附近的司机匹配？
• 如何为经常移动的司机和乘客存储数百万个地理位置。
• 如何处理司机/乘客位置更新（每秒数百万次更新）？

8. 设计一个网络爬虫或预输入（搜索引擎相关服务）

对于“预输入”功能，当用户输入查询时，你需要设计一个服务，该服务会根据用户输入的内容，推荐前 10 个搜索词。讨论以下内容：

• 如何存储以前的搜索查询？
• 如何保持数据新鲜？
• 如何找到与已输入字符串最匹配的字符串？
• 如何处理更新，以及用户打字太快？

对于网络爬虫，我们需要设计一个可扩展的服务，能够爬取整个网络，并获取数亿个 Web 文档。讨论以下内容：

• 如何查找新的网页？
• 如何对动态变化的网页进行优先级排序？
• 如何保证你的爬虫不会无限的卡在同一个域名上？

9. 设计 API 速率限制器（例如，用于 Firebase 或 Github）

您需要开发一个速率限制器服务，该服务可以：

• 限制实体在时间窗口内可以向 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 可以通过服务器集群访问。
• 您将如何处理节流（软节流和硬节流等）。

10. 设计 Yelp 或附近地点/朋友（邻近服务器）

这项服务需要存储数百万个人/地点的位置信息。请讨论以下事项：

• 该服务的用户如何搜索附近的朋友或地点
• 如何对地点进行排名（基于距离、用户评论）。
• 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有更多的地方/人）。

软件工程师面试准备资源

以下是一些可以帮助您准备软件工程面试的资源。

1. 系统设计面试： 了解系统设计面试。
2. 编码面试： 理解编码面试：编码问题模式。
3. 进一步阅读： 系统设计面试剖析

祝面试愉快！

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