系统设计考点
考点聚焦
系统设计考点
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什么是系统设计？
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系统设计需要掌握哪些知识？
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如何设计和实现一个后端系统服务的设计？
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
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eg: 设计一个短网址服务，评论服务，Feed流系统，抢红包系统
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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
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系统设计的难点
中高级工程师必经之路
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需要具备相关领域，算法的经验，有一定的架构设计能力
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熟悉后端技术组件，eg: 消息队列，缓存，数据库，框架
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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
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使用场景和限制条件
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数据存储设计
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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？
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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
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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
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数据库选型：是否需要持久化？使用关系型还是NoSQL？
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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
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需要哪些接口？接口如何设计
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使用什么算法？或者模型？
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不同实现方式之间的优劣对比，如何取舍？
如何扩展，容错？
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用户多了，qps高了如何处理？
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数据存储多了不够存如何处理？
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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？
什么是短网址系统？
TinyUrl Service
把一个长网址转成短网址的服务
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
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使用场景：提供短网址服务为公司其它各业务服务
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功能：一个长网址装成短网址并存储，根据短网址还原长URL
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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
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使用Mysql即可满足
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需要的字段有哪些？
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如何根据查询设计索引?
Mysql数据表
| id | token(索引) | url(原网址) | created_at |
|---|---|---|---|
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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
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包含数据表的设计，api的设计，算法的设计
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图文并茂，有数据表，接口定义，流程图
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
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什么是秒杀系统？
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如何根据提到的三个要素来设计秒杀系统？
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秒杀系统涉及到哪些后端组件