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大家好，在過去的幾年裡，系統設計面試已經成為高階軟體工程職位招募過程中的重要部分。
這些面試評估您設計大規模分散式系統的能力，測試您對各種軟體架構元件的了解，並評估您做出高階設計決策的能力。
之前，我分享過系統設計面試問題，例如API 網關與負載平衡器、水平擴展與垂直擴展、 正向代理與反向代理、 軟體設計書籍和常見的系統設計概念。
這個系統設計面試路線圖將幫助您準備系統設計面試，涵蓋基本主題並提供更深入學習的資源。
其中包括：
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系統設計面試需要準備哪些主題？
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路線圖中 10 個主要主題的詳細章節
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有關每個主題的更多資訊的資源
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總結重點並提供鼓勵
我盡力使這篇文章對初學者有用，並給準備面試的更有經驗的工程師有用的參考。
順便說一句，如果你正在準備系統設計面試，並且想要深入學習系統設計，那麼你也可以查看ByteByteGo 、 Design Guru 、 Exponent 、 Educative 、 Codeemia.io和Udemy等網站，這些網站有很多很棒的系統設計課程，包括一個系統設計模板，你可以使用它來描述任何分散式系統的架構。
軟體設計面試路線圖
這是我所說的系統設計路線圖，我們首先會看一個視覺圖，然後我們會進入每個部分，找出你到底需要學習什麼，我也會分享你可以用來學習它們的資源
1. 系統設計基礎
在深入研究複雜的系統設計之前，紮實掌握基礎知識至關重要，以下是每個軟體工程師都應該學習的關鍵基本概念：
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網路協定：了解 TCP/IP、HTTP 以及它們在分散式系統中的功能。
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作業系統基礎：了解行程、執行緒、並發和記憶體管理。
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資料庫：熟悉關係型資料庫和非關係型資料庫。
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分散式系統：了解共識、領導者選舉和 CAP 定理等概念。
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基本演算法：刷新您對資料結構和演算法的知識，特別是與分散式系統相關的資料結構和演算法的知識。
資源：
2.可擴展性
可擴展性是系統設計的關鍵方面。 FAANG 或 MAANG 公司的大部分面試官都會考你是否有設計可擴展系統的能力。他們也想了解您是否在真實世界規模的系統中工作過。
以下是您應該為面試準備的與可擴展性相關的關鍵主題：
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垂直擴展與水平擴展：了解何時進行縱向擴展與橫向擴展。
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負載平衡：了解各種負載平衡演算法及其應用。
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資料庫分片：了解如何跨多個資料庫對資料進行分區。
資源：
3. 性能
優化系統效能對於大規模應用至關重要，並且對許多工程師來說這可能是最重要的事情。
如果您是板球迷，那麼您可能已經注意到，在 Jio Hotstar 上觀看印度巴基斯坦板球比賽時，由於同時觀看的人數過多而出現中斷。您必須設計一個能夠承受如此大的流量並且保持流暢的系統。
以下是您應該準備的關鍵主題：
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快取：了解不同的快取策略，包括 CDN 和記憶體快取（如 Redis）。
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資料庫索引：了解如何正確索引資料庫以實現更快的查詢。
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非同步處理：了解如何使用訊息佇列和事件驅動架構。
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最佳化：了解資料庫、應用程式程式碼和網路請求的各種最佳化技術。
資源：
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Educative 的“ 為軟體工程師和經理們理解現代系統設計”
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Brendan Gregg 撰寫的“系統性能：企業和雲端”
這些書籍和課程都是學習有關效能最佳化以及編寫高效能應用程式的各種技術和工具的絕佳資源。
4.可靠性
在現實世界中，特別是在金融、醫療保健和任何關鍵任務領域，確保系統可靠性對於生產系統至關重要。
事實上，可靠性非常重要，如果人們發現您的系統不夠可靠，它可能會徹底摧毀您的公司。我的意思是，誰願意把錢存入銀行，而一旦資料故障，他們的錢就可能遺失。
以下是您在面試時應該準備的與可靠性相關的主題：
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容錯：了解如何設計能夠承受元件故障的系統。
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高可用性：了解冗餘和故障轉移機制等概念。
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災難復原：了解備份策略和復原程序。
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資料複製：了解不同的複製策略及其權衡。
資源：
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Google 的“ 站點可靠性工程”
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Brendan Burns 撰寫的《 實踐者導向的分散式系統》
5. 儲存
儘管隨著時間的推移，儲存變得越來越便宜，但硬碟並不總是用來儲存資料的。選擇正確的儲存解決方案對於系統設計至關重要。它可以影響從效能、可擴展性到可靠性的許多方面。
以下是您應該準備的與儲存相關的主題：
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SQL 與 NoSQL ：了解不同類型資料庫的用例。
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物件儲存：了解 Amazon S3 等系統及其用例。
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檔案系統：了解 HDFS 等分散式檔案系統。
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資料倉儲：了解大資料儲存和處理系統。
資源：
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Pramod J. Sadalage 和 Martin Fowler 撰寫的“ NoSQL Distilled ”
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DesignGuru 撰寫的“ 深入理解高級系統設計面試”
6. 微服務
微服務架構在大型系統中越來越受歡迎，也是許多面試官最喜歡的話題之一。即使您沒有從事過微服務，您也應該熟悉它的優缺點以及各種微服務設計模式，如 API 網關、Saga、CQRS 等，以便在面試中取得好成績。
以下是您應該特別關注的主題：
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服務導向的架構：了解 SOA 和微服務的原則。
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API 閘道：了解 API 閘道在微服務架構中的作用。
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服務發現：了解服務如何定位和相互溝通。
資源：
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Sam Newman 撰寫的《建構微服務：設計細粒度系統》第二版
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Chris Richardson 撰寫的“理解微服務設計模式”
7. 安全
安全性在系統設計中至關重要，在網路犯罪和攻擊日益增多的時代更是如此。您不僅需要保護您的資產，還需要確保只有合適的人才能存取它。
以下是你應該為系統設計面試準備的安全相關主題：
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身份驗證：了解不同的身份驗證機制（例如，OAuth、JWT）。
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授權：了解基於角色的存取控制和其他授權策略。
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加密：了解加密的基礎知識以及何時使用它。
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HTTPS ：了解 HTTPS 的工作原理及其重要性。
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防火牆：了解防火牆在系統安全中的作用。
資源：
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Derek Fisher 撰寫的《 應用程式安全---完整指南》
8. 監控
有效的監控對於維護和排除大型系統的故障至關重要，這是毫無疑問的。任何無法衡量的東西都無法改進，因此無論是效能還是穩定性，都需要監控來改進。從支援角度和故障排除來看，監控也很重要。
以下是您在系統設計時應該準備的監控相關主題：
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日誌記錄：了解應用程式和系統日誌記錄的最佳實務。
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指標：了解關鍵績效指標及其衡量方法。
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警報：了解如何建立有效的警報系統。
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分散式追蹤：了解如何跨多個服務追蹤請求。
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健康檢查：了解如何在系統中實施和使用健康檢查。
資源：
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詹姆斯·特恩布爾的《 監控的藝術》
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Udemy 上的“ Prometheus | 監控和警報的完整實踐”
9.雲端服務
由於大多數新軟體開發都是在雲端進行的，因此了解雲端服務在系統設計中變得越來越重要。雲端、微服務和分散式系統也齊頭並進。
以下是您應該了解的關鍵雲端概念：
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IaaS 與 PaaS 與 SaaS ：了解不同等級的雲端服務。
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無伺服器：了解無伺服器架構及其用例。
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容器：了解 Docker 等容器化技術和 Kubernetes 編排技術。
資源：
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Cornelia Davis 撰寫的“ 雲端原生模式”
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Udemy 上的“ Kubernetes 初學者指南——動手實踐”
10.系統設計模式
作為一名經驗豐富的開發人員，您也應該熟悉常見的系統設計模式。這些不僅可以幫助您參與與面試官的對話，還可以幫助您更好地解釋和表達您的答案。
以下是您應該了解的關鍵系統設計模式：
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發布/訂閱：了解事件驅動系統的發布-訂閱模式。
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CQRS ：了解指令查詢職責分離。
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事件來源：了解如何將系統狀態儲存為一系列事件。
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斷路器：了解如何防止分散式系統中的級聯故障。
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隔板：了解如何隔離元件以防止系統範圍的故障。
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Saga ：了解如何管理跨微服務的資料一致性。
資源：
結論
掌握系統設計是一個需要知識廣度和深度的過程。這張路線圖提供了一種準備系統設計面試的結構化方法，涵蓋了經常出現的重要主題。
請記住，系統設計不僅涉及技術知識，還涉及權衡和決策。練習解釋你的思考過程並證明你的設計選擇。
在準備過程中，致力於設計真實世界的系統，與同行討論您的設計，並隨時了解分散式系統的最新趨勢。
透過奉獻和實踐，您將有能力應對最具挑戰性的系統設計面試。
獎金
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圖片來源 --- twitter
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