系统设计考察点

Posted 2022-12-17 xuzhaoping

系统设计考点

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考点聚焦

系统设计考点

• 什么是系统设计？

• 系统设计需要掌握哪些知识？

• 如何设计和实现一个后端系统服务的设计？

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什么是系统设计？(System Design)

系统设计是一个定义系统架构，模块，接口和数据满足特定需求的过程

• eg: 设计一个短网址服务，评论服务，Feed流系统，抢红包系统

• eg: 提供一个供其它所有业务使用的一个短网址服务

? 微服务架构很多系统被按照业务拆分，需要单独设计一个系统服务

• 系统设计的难点

  中高级工程师必经之路

• 需要具备相关领域，算法的经验，有一定的架构设计能力
• 熟悉后端技术组件，eg: 消息队列，缓存，数据库，框架

• 具备文档撰写，流程图绘制，架构设计，编码实现等综合能力

系统设计的要素

系统设计三大要素

• 使用场景和限制条件

• 数据存储设计

• 算法模块设计

什么场景和条件下使用？

这个系统是什么地方使用的？

• eg： 短网址系统提供给站内各种服务生成短网址

  ? 限制条件： 用户估计有多少？至少能支撑多少用户(服务)？

  ? 估算并发qps：峰值qps是多少？平均qps是多少？(每秒请求量多少？)

设计数据存储系统

数据库的选型

• 按需设计数据表，需要哪些字段，使用什么类型？数据增长规模

• 数据库选型：是否需要持久化？使用关系型还是NoSQL？

• 如何优化？如何设计索引？是否可以使用缓存？

设计算法相关模块

系统=服务+存储

• 需要哪些接口？接口如何设计

• 使用什么算法？或者模型？

• 不同实现方式之间的优劣对比，如何取舍？

如何扩展，容错？

• 用户多了，qps高了如何处理？

• 数据存储多了不够存如何处理？

• 故障如何处理？单点失败，多点失败，雪崩问题

如何设计与实现一个短网址系统？

? 什么是短网址系统？包含哪些功能(接口)？

? 短网址系统的存储设计？需要存储哪些字段？

? 如何设计算法生成短网址？

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什么是短网址系统？

TinyUrl Service

把一个长网址转成短网址的服务

eg: https://bitly.com/

? 转换之后网址的后缀不超过7位(字符 or 数字)

使用场景和限制

• 使用场景：提供短网址服务为公司其它各业务服务

• 功能：一个长网址装成短网址并存储，根据短网址还原长URL

• 要求：短网址的后缀不超过7位(大小写字母和数字)

  ? 预估峰值插入请求数量级：数百，查询请求数量级：数千

数据存储设计

根据需要设计数据存储方式

• 使用mysql即可满足

• 需要的字段有哪些？

• 如何根据查询设计索引?

Mysql数据表

id	token(索引)	url(原网址)	created_at
1

算法实现设计？

短网址生成算法有些？对比优缺点？

two API： long2short_url, short2long_url

自增id? -->计数器-->使用redis

? request->redis incr index->encode(index)->save mysql

#递增序列算法
def mybin(num): #10进制->2进制
    if num == 0:
        return 0
    res = []
    while num:
        num, rem = divmod(num, 2)   # 2 -> 62
        res.append(str(rem))
    return ''.join(reversed(res))

print(mybin(10))

CHARS = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789"

def encode(num):
    if num == 0:
        return CHARS[0]
    res = []
    while num:
        num, rem = divmod(num, len(CHARS)) #62
        res.append(CHARS[rem])
    return ''.join(reversed(res))

print(encode(1))
print(encode(61))

回答重点

遵守三个要素来回答

• 包含数据表的设计，api的设计，算法的设计

• 图文并茂，有数据表，接口定义，流程图

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系统设计思考题

如何设计一个秒杀系统

难点：如何应对高并发的用户请求

• 什么是秒杀系统？

• 如何根据提到的三个要素来设计秒杀系统？

• 秒杀系统涉及到哪些后端组件

?