你刚刚获得了你梦想的公司现场面试机会，招聘协调员给你发送了一份当天的时间表，你扫视清单，直到你的目光落在了这个面试环节-系统设计面试。
系统设计面试往往令人生畏，它可能像“设计一个知名的产品X？”那样的模糊不清。这些问题模棱两可，似乎过于宽泛。 你的疲倦是可以理解的。 毕竟，如果没有数千名工程师，那么谁能在一小时内设计出一款受欢迎的产品呢？
好消息是，没有人期望你这样做。现实世界的系统设计是非常复杂的。例如，谷歌搜索是非常简单的；然而，支撑这种简单的技术的数量确实令人吃惊。如果没有人期望你在一小时内设计出一个真实世界的系统，那么系统设计面试的好处是什么？
系统设计面试模拟了现实生活中的问题解决，两个同事合作解决一个模糊的问题，并提出一个符合他们目标的解决方案。这个问题是开放式的，没有完美的答案。与你在设计过程中付出的努力相比，最终的设计并不那么重要。这使你能够展示你的设计技能，捍卫你的设计选择，并以有建设性的方式回应反馈。
让我们来反面想一下，考虑一下当面试官走进会议室与你见面时，她的脑子里在想什么。面试官的首要目标是准确评估你的能力。她最不希望的是，因为会议进行得不顺利，没有足够的信号，而给出一个没有结果的评价。面试官想通过系统设计面试获得什么？
许多人认为，系统设计面试只涉及一个人的技术设计能力。它远不止于此。一个有效的系统设计面试会给人以强烈的信号，表明一个人的合作能力，在压力下工作的能力，以及建设性地解决模糊性的能力。提出好问题的能力也是一项重要的技能，许多面试官特别看重这项技能。
一个好的面试官也会寻找危险信号，过度工程化是许多工程师的真正的通病，因为他们喜欢设计的纯粹性而忽视了权衡。他们往往没有意识到过度工程化系统的复合成本，许多公司为这种无知付出了高昂的代价。你当然不希望在系统设计面试中表现出这种倾向。其他危险信号包括狭隘的思想，固执，等等。
在本章中，我们将回顾一些有用的技巧，并介绍一个简单有效的框架来解决系统设计面试问题。
每个系统设计面试都是不同的。 出色的系统设计面试是开放式的，没有万能的解决方案。 然而，在每个系统设计面试中都有一些步骤和共同点需要涵盖。
"老虎为什么咆哮？"
班级后面有一只手拍了起来。
"是的，吉米？"，老师回答。
"因为他很饿"。
"非常好，吉米"。
在整个童年时期，吉米一直是班上第一个回答问题的人。每当老师提出问题时，教室里总有一个孩子喜欢回答这个问题，不管他是否知道答案。这就是吉米。
吉米是个优等生，他以很快就知道所有答案而自豪。在考试中，他通常是第一个完成问题的人。在任何学术竞赛中，他都是教师的首选。
别像吉米那样。
在系统设计面试中，不加思索地迅速给出答案不会给你加分。在没有彻底理解需求的情况下回答问题是一个危险的信号，因为面试不是一个小游戏比赛。这往往没有正确的答案。
作为一名工程师，我们喜欢解决棘手的问题，并投身于最终设计；然而，这种方法很可能会导致你设计出错误的系统。作为一名工程师，最重要的技能之一是提出正确的问题，做出适当的假设，并收集建立一个系统所需的所有信息。因此，不要害怕问问题。
当你提出问题时，面试官要么直接回答你的问题，要么要求你做出你的假设。如果是后者，请在白板或纸上写下你的假设。你以后可能会用到它们。
要问什么问题？提出问题以了解确切的要求。以下是一个问题清单，以帮助你开始工作：
- 我们要开发哪些特定功能？
- 这个产品有多少用户？
- 公司预计扩大规模的速度如何？3个月、6个月和1年后的预期规模是多少？
- 公司的技术栈是？可以利用哪些现有的服务来简化设计？
例子
如果你被要求设计一个新闻源系统，你要问一些问题，帮助你澄清需求。你和面试官之间的对话可能是这样的。
候选人：这是一个移动应用吗？还是一个网络应用？或者两者都是？
面试官：都是
候选人：产品最重要的特性是什么？
面试官：能够发布帖子并查看朋友的动态消息。
候选人：新闻提要是按时间倒序排序还是按特定顺序排序？ 特定的顺序意味着每个帖子都有不同的权重。 例如，来自您密友的帖子比来自群组的帖子更重要。
面试官：为了简单起见，让我们假设动态消息是按时间倒序排列的。
候选人：一个用户可以有多少个朋友？
面试官：5000
候选人：网络流量是多少？
面试官：1000万日活跃用户（DAU）
候选人：Feed 可以包含图片、视频还是仅包含文本？
面试官：它可以包含媒体文件，包括图像和视频。
以上是一些您可以问面试官的示例问题。 重要的是要理解需求并澄清歧义
在这个步骤中，我们的目标是制定一个高层次的设计，并与面试官就设计达成一致。在这个过程中，与面试官合作是个好主意。
- 想出一个初步的设计蓝图。征求反馈意见。把你的面试官当作队友，一起工作。许多优秀的面试官喜欢交谈和参与
- 在白板或纸上画出关键组件的框图。这可能包括客户端（移动/网络）、API、网络服务器、数据存储、缓存、CDN、消息队列，等等。
- 做一些粗略计算，以评估你的蓝图是否符合规模限制。边想边说。在深入研究之前，如果进行粗略计算是必要的，请与你的面试官进行沟通交流。
如果可能的话，通过一些具体的用例。这将帮助你确定高层设计的框架。用例也有可能帮助你发现你还没有考虑到的边缘情况。
我们应该在这里包括API端点和数据库架构吗？这取决于当前问题。对于像 "设计谷歌搜索引擎 "这样的大型设计问题，这有点太低级了。对于像为一个多人扑克游戏设计后端这样的问题，这是一个公平的游戏。
与你的面试官沟通。
例子
让我们用 "设计一个news feed 系统 "来演示如何进行高层设计。这里不要求你了解系统的实际工作情况。所有的细节将在第11章解释。
在高层次上，设计分为两个流程：Feed发布和新闻源的建立
- Feed发布：当用户发布帖子时，相应的数据会被写入缓存/数据库，该帖子会被填充到朋友的新闻源中。
- Newsfeed 建立：Newsfeed 是通过按时间倒序聚合朋友的帖子来构建的
图3-1和图3-2分别介绍了Feed发布和新闻源构建流程的高层设计。
在这一步，你和你的面试官应该已经实现了以下目标：
- 就总体目标和功能范围达成一致
- 勾勒出总体设计的高级蓝图
- 获得面试官对高级设计的反馈
- 据她的反馈，对深入中需要关注的领域有一些初步想法
你应与面试官一起确定架构中的组件并确定其优先次序。值得强调的是，每次面试都是不同的。有时，面试官可能会发出暗示，她喜欢关注高层设计。有时，对于高级候选人的面试，讨论的可能是系统的性能特点，很可能集中在网络瓶颈和资源估计上。在大多数情况下，面试官可能希望你挖掘一些系统组件的细节。在短URL设计中，深入研究将长URL转换为短URL的哈希函数设计是很有趣的。对于一个聊天系统来说，如何减少延迟和如何支持在线/离线状态是两个有趣的话题。
时间管理是至关重要的，因为你很容易被一些细枝末节所迷惑，而这些细节并不能体现你的能力。你必须用信号来武装自己，向面试官展示。尽量不要涉及到不必要的细节。例如，在系统设计面试中，详细谈论Facebook feed排名的EdgeRank算法并不理想，因为这需要很多宝贵的时间，而且不能证明你有能力设计一个可扩展的系统。
例子
在这一点上，我们已经讨论了 news feed 系统的高级设计，面试官对你的建议感到满意。接下来，我们将调查两个最重要的用例:
- feed 发布
- 新闻信息检索
图3-3和图3-4显示了两个用例的详细设计，这将在第11章中详细说明
在这最后一步，面试官可能会问你一些后续问题，或者让你自由讨论其他的附加要点。这里有几个方向可以遵循：
- 面试官可能希望你找出系统的瓶颈，并讨论潜在的改进。千万不要说你的设计是完美的，没有什么可以改进的。总有一些东西是可以改进的。这是一个展示你的批判性思维的好机会，并留下一个好的最终印象。
- 给面试官回顾一下你的设计可能是有用的。如果你提出了一些解决方案，这一点就特别重要。在漫长的会议之后，刷新面试官的记忆会很有帮助。
- 错误案例（服务器故障、网络丢失等）是有趣的话题。
- 操作问题是值得一提的。如何监测指标和错误日志？如何推广系统？
- 如何处理下一个规模曲线也是一个有趣的话题。例如，如果你目前的设计支持100万用户，你需要做什么改变来支持1000万用户？
- 果你有更多的时间，提出你需要的其他完善措施。
最后，我们总结了一份 "该做 "和 "不该做 "的清单。
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该做
- 要问清楚。不要认为你的假设是正确的。
- 了解问题的要求。
- 既没有正确的答案，也没有最好的答案。为解决年轻创业公司的问题而设计的解决方案与拥有数百万用户的老牌公司的解决方案不同。确保你了解要求。
- 让面试官知道你在想什么。与你的面试沟通。
- 如果可能的话，建议采取多种方法。
- 一旦你与你的面试官就蓝图达成一致，就对每个组件进行详细说明。先设计最关键的部分。
- 向面试官反映想法。一个好的面试官会把你当作一个团队伙伴来工作。
- 永不言弃。
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不该做
- 不要对典型的面试问题没有任何准备。
- 在没有弄清需求和假设的情况下，不要贸然进入一个解决方案。
- 在开始的时候，不要对一个单一的组件进行太多细节的研究。首先给出高层次的设计，然后再往下钻。
- 如果你被卡住了，不要犹豫，请求提示。
- 再次，沟通。不要在沉默中思考。
- 不要认为一旦你给出设计方案，你的面试就结束了。直到你的面试官说你完成了，你才算完成。尽早并经常要求反馈。
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每个步骤的时间分配
系统设计的面试问题通常非常广泛，45分钟或一个小时不足以涵盖整个设计。.时间管理是必不可少的。你应该在每个步骤上花多少时间呢？?以下是一个非常粗略的指南，指导你在45分钟的面试会议中的时间分配。请记住，这只是一个粗略的估计，实际时间分配取决于问题的范围和面试官的要求。
- 第1步 了解问题并确定设计范围：3-10分钟
- 第2步 提出高层次的设计并获得认同：10-15分钟
- 第3步 深入设计：10-25分钟
- 第4步 总结：3-5分钟