系統設計面試模擬 | 如何設計Netflix?

九章演算法發表於2017-09-27

專欄 | 九章演算法
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工程師們害怕系統設計面試，是因為我們在學校專案甚至在工作期間並不會做大型的系統設計，也很少有機會從頭開始搭建一個可擴充的系統。通常情況下，我們都是加入一個成熟的團隊，負責為指定元件實現功能。我們會花費大部分時間修復bug，優化程式碼和測試資料。

但是，當面試官要求你在45分鐘內設計大規模分散式系統時，你需要指出高層元件並描述它們之間如何互動的，而不是花時間說明如何通過避免緩衝區副本的方式來減少20毫秒反應時間的。

怎樣在45分鐘之內設計出Netflix

通常面試官會要求你在45分鐘內設計Netflix（或支援數億使用者的某種彈性服務）。這個問題看似無法完成，因為 45分鐘太短，根本無法詳細討論其中任何一個模組。這些服務是由成百上千名工程師耗時多年開發完成，你是不可能把所有這些工作簡明扼要的寫在5x5的白板上的。

既然完成這個問題基本是不可能的，那麼面試官到底想知道些什麼？其實他希望你給他一個的概述，定義高階模組，並儘可能簡潔地描述元件之間的互動。大概分三個階段：

畫一個大框架來表示系統
放大框架並把它打散變成5-6個模組
簡要討論每個模組的功能。計算，儲存，前端，後端，快取，佇列，網路，負載均衡等

你的面試會官會指定一兩個模組並希望你詳細討論，大部分時候他不指望你寫任何程式碼。

那麼面試中常犯哪些錯誤呢？

亂用術語

你可能覺得對於抽象層面的設計，大概在設計面試的時候胡扯就可以了。千萬不要這樣想！你的面試官正在選擇的可是未來可能每天和他一起工作的同事，任何有經驗的面試官都會注意那些隨便說像是“No-SQL”，“Mongo DB”和“Hadoop”這些術語的人，你要隨時準備好他會問更多的細節和為什麼你選擇這些技術。如果你沒有深刻理解或著沒法證明和支援你的方法的時候，不要用比如 “GraphQL”這樣的術語或很潮的技術。

假裝你是某個方面的行家

我聽說過一些非常尷尬的情況，應聘者假裝是一個行家，但是最後發現，面試官正是該領域的知名專家。

在2006年，我面試微軟，我的面試官問我是否實現過B樹。我告訴他，我知道B樹是什麼，用於資料庫，其他不記得了。他於是換了話題。後來我發現我的面試官是James Hamilton，他是資料庫和分散式系統中最重要的專家。之後幾年，我要為微軟的Azure實現B+樹（大型B+樹儲存了TB的資料，現在我對B+樹略知一二。即便是現在，我也不敢對 James Hamilton 說我知道B+樹是什麼。）

在面試別人的時候，曾經一個應聘者告訴我他在某個程式碼庫中實現了某些功能。他不知道我加入團隊之前，曾經在那個程式碼庫上工作過。我試探了他一下，意識到他僅僅實現了程式碼庫的客戶端，並不像他說的一樣做了那麼多。

上面的事並不常見，下面的事更有可能發生：

你的面試官可能正在做你談論的技術，可以很容易地區分冒牌者和專家。
他可能已經問過了這個問題上千次，精通可能的解決方案，他一下就知道你真正理解多少。

所以千萬不要假裝是一個專家。面試你的人一定比你更瞭解這個領域，甚至可能是業界專家。

即使是熟悉的領域，也不要急於求成

熟悉的領域對你有利，但是也不要急於求成，一下跳到你知道的解決方案，所以你要做這三件事：

收集要求。
多問問題。你的面試官對你的思考過程更感興趣。
評估多個解決方案，討論利弊。

無論你是否瞭解這個領域，這樣做都有利於你的面試結果。

錯誤回答典例

（宣告：以下是一個假設的對話，如有雷同純粹巧合）。

面試官：讓我們實現Twitter。你要如何儲存所有的tweets？

候選人：我要使用NoSQL資料庫比如MongoDB。

面試官：為什麼不用MySQL？

候選人：RDBMS不可擴充套件。我們需要一個可擴充套件的資料庫，比如MongoDB或BigTable。

面試官：但是我們在Twitter儲存我們在MySQL中的所有tweets，它的擴充套件性非常好。

候選人：嗯，那也許你的規模不是那麼大。當需要更大規模的服務的時候，比如Facebook，就要使用NO-SQL解決方案。

面試官：但Facebook也使用MySQL。

候選人：我不知道他們如何擴充套件，我必須再做做功課。也許他們用MySQL由BigTable支援前端。

面試官：那好吧。我們應該在哪裡儲存我們的分析資料？

候選人：顯然在MySQL。

面試官：但是對MySQL來說太多了。我們在HDFS中儲存。

候選人：可能你們在MongoDB成熟之前搭建的Twitter。 MongoDB可以輕鬆處理tweets和分析資料。

面試官：好的，謝謝你的時間，和你交談很愉快。

如何找SDE面試資源？

如果你正在找一個準備系統設計面試的資源

看看最新發布的課程Grokking系統設計面試（Grokking the System Design Interview），它涵蓋分散式系統的基礎知識，並有互動課程，涵蓋如何設計 Instagram，Dropbox，Twitter，Facebook Messenger，Youtube ，Facebook Post Search，Typeahead，Web crawlers，Yelp和Uber / Lyft。另外，還推薦九章演算法的《系統設計班》，課程涵蓋:

資料系統設計、爬蟲系統與搜尋建議系統、Tiny URL 設計、Google 三駕馬車(Big Table / Google File System / MapReduce)、分散式系統設計、WhatsApp聊天系統設計、實時位置資訊系統等。

如果你準備程式設計面試

請看看 Coderust 2.0: Faster Coding Interview Preparation using Visualisations。它有80多個Python，Java，Javascript，C++和Ruby程式碼的問題。每個問題都有互動式的視覺化來解釋每個步驟，以便你實際上理解解決方案，而不僅僅是記住它們。另外，實踐出真知，還推薦你在lintcode.com上實戰程式設計面試題，他支援 C ++, Python, Java 語言，並且有程式碼風格檢測功能。