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关于spring:给字节的学姐讲如何准备系统设计面试

jiezi

零碎设计在面试中肯定是最让面试者头疼的事件之一。 因为零碎设计相干的问题通常是开放式的，所以没有标准答案。你在和面试官思维的交换碰撞中会缓缓优化本人的零碎设计方案。实践上来说，零碎设计面试也是和面试官一起一步一步改良原有零碎设计方案的过程。

零碎设计题往往也十分能考查出面试者的综合能力，答复好的话，很容易就能在面试中怀才不遇。不论是对于加入社招还是校招的小伙伴，都很有必要器重起来。

接下来，我会带着小伙伴们从我的角度登程来谈谈：如何筹备面试中的零碎设计局部。

因为文章篇幅无限，就不列举理论例子了，可能会在前面的文章中独自提一些具体的例子。

集体能力无限。如果文章有任何须要改善和欠缺的中央，欢送在评论区指出，共同进步！

零碎设计面试个别怎么问？

我简略总结了一下零碎设计面试相干问题的问法：

  1. 设计一个某某零碎比方秒杀零碎、微博零碎、抢红包零碎、短网址零碎。
  2. 设计某某零碎中的一个性能比方哔哩哔哩的点赞性能。
  3. 设计一个框架比方 RPC 框架、音讯队列、缓存框架、分布式文件系统等等。
  4. 某某零碎的技术选型比方缓存用Redis 还是 Memcached、网关用 Spring Cloud Gateway 还是 Netflix Zuul2。

零碎设计怎么做？

咱们将步骤总结成了以下 4 步。

Step1: 问分明零碎具体要求

当面试官给出了零碎设计题目之后，肯定不要立刻开始设计解决方案。 你须要先了解零碎设计的需要：功能性需要和非功能性需要。

为了防止本人误解题目所想要解决的问题，你能够先简要地给面试官说说本人的了解，

为啥要询问分明零碎的功能性需要也就是说零碎蕴含哪些性能呢？

毕竟，如果面试官冷不丁地间接让你设计一个微博零碎，你不可能把微博零碎涵盖的性能比方举荐信息流、会员机制等一个一个都列举进去，而后再去设计吧！你须要筛选出零碎所提供的外围性能（放大边界范畴）！

为啥要询问分明零碎的非功能性需要或者说约束条件比方零碎须要达到多少 QPS 呢？

让你设计一个 1w 人用的微博零碎和 100w 人用的微博零碎能一样么？不同的束缚零碎对应的零碎设计方案必定是不一样的。

Step2: 对系统进行形象设计

咱们须要在一个 High Level 的层面对系统进行设计。

你能够画出零碎的形象架构图，这个形象架构图中蕴含了零碎的一些组件以及这些组件之间的连贯。

Step3: 思考零碎目前须要优化的点

对系统进行形象设计之后，你须要思考以后形象的零碎设计有哪些须要优化的点，比如说：

  1. 以后零碎部署在一台机器够吗？是否须要部署在多台机器而后进行负载平衡呢？
  2. 数据库处理速度是否撑持业务需要？是否须要给指定字段加索引？是否须要读写拆散？是否须要缓存？
  3. 数据量是否大到须要分库分表？
  4. 是否存在安全隐患？
  5. 零碎是否须要分布式文件系统？
  6. ……

Step4: 优化你的零碎形象设计

依据 Step 3 中的“零碎须要优化的点”对系统的形象设计做进一步欠缺。

零碎设计该如何筹备？

常识储备

零碎设计面试十分考查你的常识储备，零碎设计能力的进步须要大量的理论知识储备。比如说你要晓得大型网站架构设计必备的三板斧：

  1. 高性能架构设计 ：相熟零碎常见性能优化伎俩比方引入 读写拆散 、 缓存 、负载平衡、 异步 等等。
  2. 高可用架构设计 ：CAP 实践和 BASE 实践、通过集群来进步零碎整体稳定性、超时和重试机制、应对接口级故障： 降级 、 熔断 、 限流、排队。
  3. 高扩大架构设计：说白了就是懂得如何拆分零碎。你依照不同的思路来拆分软件系统，就会失去不同的架构。

实战

尽管懂得了实践，然而本人没有进行实际的话，很多货色是无奈领会到的！

因而，你还要 一直通过实战我的项目锤炼本人的零碎设计能力。

放弃好奇心

多思考本人常常浏览的网站是怎么做的。比方：

  1. 你刷微博的时候能够思考一下微博是如何记录点赞数量的？
  2. 你看哔哩哔哩的时候能够思考一下音讯揭示零碎是如何做的？
  3. 你应用短链零碎的时候能够考虑一下短链零碎是如何做的？
  4. ……

技术选型

实现同样的性能，个别会有多种技术抉择计划，比方缓存用Redis 还是 Memcached、网关用 Spring Cloud Gateway 还是 Netflix Zuul2。很多时候，面试官在零碎设计面过程中会具体到技术的选型，因此，你须要辨别不同技术的优缺点。

零碎设计面试必知

零碎设计的时候必然离不开形容性能相干的指标比方 QPS。

性能相干的指标

响应工夫

响应工夫 RT(Response-time)就是用户发出请求到用户收到零碎处理结果所须要的工夫。

RT 是一个十分重要且直观的指标，RT 数值大小间接反馈了零碎解决用户申请速度的快慢。

并发数

并发数能够简略了解为零碎可能同时供多少人拜访应用也就是说零碎同时能解决的申请数量。

并发数反馈了零碎的负载能力。

QPS 和 TPS

  • QPS（Query Per Second）：服务器每秒能够执行的查问次数；
  • TPS（Transaction Per Second）：服务器每秒解决的事务数（这里的一个事务能够了解为客户发出请求到收到服务器的过程）；

书中是这样形容 QPS 和 TPS 的区别的。

QPS vs TPS：QPS 根本相似于 TPS，然而不同的是，对于一个页面的一次拜访，造成一个 TPS；但一次页面申请，可能产生屡次对服务器的申请，服务器对这些申请，就可计入“QPS”之中。如，拜访一个页面会申请服务器 2 次，一次拜访，产生一个“T”，产生 2 个“Q”。

吞吐量

吞吐量指的是零碎单位工夫内零碎解决的申请数量。

一个零碎的吞吐量与申请对系统的资源耗费等严密关联。申请对系统资源耗费越多，零碎吞吐能力越低，反之则越高。

TPS、QPS 都是吞吐量的罕用量化指标。

  • QPS（TPS） = 并发数 / 均匀响应工夫(RT)
  • 并发数 = QPS * 均匀响应工夫(RT)

零碎活跃度

介绍几个形容零碎活跃度的常见名词，倡议牢牢记住。你不光会在答复零碎设计面试题的时候碰到，日常工作中你也会常常碰到这些名词。

PV(Page View)

访问量, 即页面浏览量或点击量，掂量网站用户拜访的网页数量；在肯定统计周期内用户每关上或刷新一个页面就记录 1 次，屡次关上或刷新同一页面则浏览量累计。UV 从网页关上的数量 / 刷新的次数的角度来统计的。

UV(Unique Visitor)

独立访客，统计 1 天内拜访某站点的用户数。1 天内雷同访客屡次拜访网站，只计算为 1 个独立访客。UV 是从用户个体的角度来统计的。

DAU(Daily Active User)

日沉闷用户数量。

MAU(monthly active users)

月沉闷用户人数。

举例：某网站 DAU 为 1200w，用户日均应用时长 1 小时，RT 为 0.5s，求并发量和 QPS。

均匀并发量 = DAU（1200w）* 日均应用时长（1 小时，3600 秒）/ 一天的秒数（86400）=1200w/24 = 50w

实在并发量（思考到某些时间段应用人数比拟少）= DAU（1200w）* 日均应用时长（1 小时，3600 秒）/ 一天的秒数 - 访问量比拟小的时间段假如为 8 小时（57600）=1200w/16 = 75w

峰值并发量 = 均匀并发量 * 6 = 300w

QPS = 实在并发量 /RT = 75W/0.5=100w/s

罕用性能测试工具

后端罕用

既然零碎设计波及到零碎性能方面的问题，那在面试的时候，面试官就很可能会问：你是如何进行性能测试的？

举荐 4 个比拟罕用的性能测试工具：

  1. Jmeter：Apache JMeter 是 JAVA 开发的性能测试工具。
  2. LoadRunner：一款商业的性能测试工具。
  3. Galtling：一款基于 Scala 开发的高性能服务器性能测试工具。
  4. ab：全称为 Apache Bench。Apache 旗下的一款测试工具，十分实用。

没记错的话，除了 LoadRunner 其余几款性能测试工具都是开源收费的。

前端罕用

  1. Fiddler：抓包工具，它能够批改申请的数据，甚至能够批改服务器返回的数据，性能十分弱小，是 Web 调试的利器。
  2. HttpWatch: 可用于录制 HTTP 申请信息的工具。

常见软件的 QPS

这里给出的 QPS 仅供参考，理论我的项目须要进行压测来计算。

  • Nginx：个别状况下，零碎的性能瓶颈根本不会是 Nginx。单机 Nginx 能够达到 30w +。
  • Redis: Redis 官网的性能测试报告：https://redis.io/topics/benchmarks。从报告中，咱们能够得出 Redis 的单机 QPS 能够达到 8w+（CPU 性能有关系，也和执行的命令也有关系比方执行 SET 命令甚至能够达到 10w+QPS）。
  • MySQL: MySQL 单机的 QPS 为 大略在 4k 左右。
  • Tomcat：单机 Tomcat 的 QPS 在 2w 左右。这个和你的 Tomcat 配置有很大关系，举个例子 Tomcat 反对的连接器有 NIO、NIO.2 和 APR。AprEndpoint 是通过 JNI 调用 APR 本地库而实现非阻塞 I/O 的，性能更好，Tomcat 配置 APR 为 连接器的话，QPS 能够达到 3w 左右。更多相干内容能够自行搜寻 Tomcat 性能优化。

零碎设计准则

适合优于先进 > 演变优于一步到位 > 简略优于简单

常见的性能优化策略

性能优化之前咱们须要对申请经验的各个环节进行剖析，排查出可能呈现性能瓶颈的中央，定位问题。

上面是一些性能优化时，我常常拿来自问的一些问题：

  1. 以后零碎的 SQL 语句是否存在问题？
  2. 以后零碎是否须要降级硬件？
  3. 零碎是否须要缓存？
  4. 零碎架构自身是不是就有问题？
  5. 零碎是否存在死锁的中央？
  6. 数据库索引应用是否正当？
  7. 零碎是否存在内存透露？（Java 的主动回收内存尽管很不便，然而，有时候代码写的不好真的会造成内存透露）
  8. 零碎的耗时操作进行了异步解决？
  9. ……

性能优化必知法令

SQL 优化，JVM、DB，Tomcat 参数调优 > 硬件性能优化（内存降级、CPU 外围数减少、机械硬盘—> 固态硬盘等等）> 业务逻辑优化 / 缓存 > 读写拆散、集群等 > 分库分表

零碎设计面试的注意事项

想好再说

没必要面试官刚问了问题之后，你没筹备好就开始答复。这样不会给面试官带来好印象的！零碎设计本就须要面试者联合本人的以往的教训进行思考，这个过程是须要破费一些工夫的。

没有相对的答案

零碎设计没有标准答案。重要的是你和面试官一起交换的过程。

个别状况下，你会在和面试官的交换过程中，一步一步实现零碎设计。这个过程中，你会在面试官的疏导下不断完善本人的零碎设计方案。

因而，你不必要在零碎设计面试之前找很多题目，而后只是单纯记住他们的答案。

勿要相对

零碎设计没有最好的设计方案，只有最合适的设计方案。这就类比架构设计了：软件开发没有银弹，架构设计的目标就是抉择适合的解决方案。 何为银弹？ 狼人传说中，只有银弹 (银质子弹) 能力制服这些猛兽。对应到软件开发流动中，银弹特指开发者们寻求的一种克服软件开发这个难缠的猛兽的“万能钥匙????”。

权衡利弊

晓得应用某个技术可能会为零碎带来的利弊。比方应用音讯队列的益处是解耦和削峰，然而，同样也让零碎可用性升高、复杂性进步，同时还会存在一致性问题（音讯失落或者音讯未被生产咋办）。

缓缓优化

刚开始设计的零碎不须要太完满，能够缓缓优化。

不追新技术

应用稳固的、适宜业务的技术，不必要过于谋求新技术。

追简避杂

零碎设计该当谋求简略防止简单。KISS（Keep It Simple, Stupid）准则——放弃简略，易于了解。

总结

这篇文章简略带着小伙伴们剖析了一下零碎设计面试。如果你还想要深刻学习的话，能够参考：https://github.com/donnemartin/system-design-primer。

参考

  1. https://github.com/donnemarti…
  2. https://www.acecodeinterview….
  3. https://gist.github.com/vasan…

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