软件设计/系统设计面试准备路线图（含资源）
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各位朋友，近几年来，系统设计面试已成为高级软件工程师招聘流程中至关重要的一部分。
这些面试旨在评估您设计大规模分布式系统的能力，测试您对各种软件架构组件的了解，并评估您做出高层次设计决策的能力。
之前，我分享过一些系统设计面试题，例如API 网关与负载均衡器、水平扩展与垂直扩展、正向代理与反向代理等等，还推荐了一些软件设计书籍 和 常见的系统设计概念。在本文中，我将分享一份完整的系统设计面试成功指南。
这份系统设计面试路线图将帮助您准备系统设计面试，涵盖基本主题并提供深入学习的资源。
其中包括：
- 系统设计面试需要准备哪些主题？
- 路线图中10个主要主题的详细章节
- 了解每个主题的更多信息的资源
- 总结要点并提出鼓励意见的结论
我努力使这篇文章既能为初学者提供信息，又能为准备面试的经验丰富的工程师提供有用的参考。
顺便一提，如果您正在准备系统设计面试，并且想要深入学习系统设计，那么您还可以查看ByteByteGo、Design Guru、Exponent、Educative、Codemia.io和Udemy等网站，这些网站有很多优秀的系统设计课程，包括一个系统设计模板，您可以用来描述任何分布式系统的架构。
软件设计面试路线图
这就是我之前提到的系统设计路线图，我们先来看图示，然后逐节讲解，找出你需要学习的具体内容，我还会分享一些学习资源供你参考。
1. 系统设计基础
在深入研究复杂的系统设计之前，扎实掌握基础知识至关重要。以下是每位软件工程师都应该学习的关键基础概念：
- 网络协议：了解 TCP/IP、HTTP 以及它们在分布式系统中的运行方式。
- 操作系统基础知识：了解进程、线程、并发和内存管理。
- 数据库：熟悉关系型数据库和非关系型数据库。
- 分布式系统：学习共识、领导者选举和 CAP 定理等概念。
- 基础算法：复习数据结构和算法方面的知识，特别是与分布式系统相关的知识。
资源：
2. 可扩展性
可扩展性是系统设计的关键方面。FAANG 或 MAANG 公司的大多数面试官都会考察你设计可扩展系统的能力。他们也想了解你是否拥有实际规模系统的工作经验。
以下是与可扩展性相关的关键面试主题，你应该做好充分准备：
- 垂直扩展与水平扩展：了解何时向上扩展，何时向外扩展。
- 负载均衡：了解各种负载均衡算法及其应用。
- 数据库分片：了解如何将数据分区到多个数据库中。
资源：
3. 性能
优化系统性能对于大规模应用至关重要，而且对于许多工程师来说，这可能是最重要的事情。
如果你是板球迷，你可能已经注意到，在 Jio Hotstar 上观看印巴板球比赛时，由于同时观看人数众多，经常会出现卡顿。你需要设计一个能够承受如此大流量并保持流畅播放的系统。
以下是您应该准备的关键主题：
- 缓存：了解不同的缓存策略，包括 CDN 和内存缓存（如 Redis）。
- 数据库索引：学习如何正确地为数据库建立索引，以加快查询速度。
- 异步处理：了解如何使用消息队列和事件驱动架构。
- 优化：了解数据库、应用程序代码和网络请求的各种优化技术。
资源：
- 《面向软件工程师和经理的现代系统设计精要》（Educative 出版）
- 《系统性能：企业与云》，作者：布伦丹·格雷格
这两本书和课程都是学习性能优化各种技术和工具以及编写高性能应用程序的绝佳资源。
4. 可靠性
在现实世界中，尤其是在金融、医疗保健和任何关键任务领域，确保系统可靠性对于生产系统至关重要。
事实上，可靠性至关重要，如果人们发现你的系统不够可靠，可能会彻底摧毁你的公司。我的意思是，谁愿意把钱存入一家可能因为任何数据故障而血本无归的银行呢？
以下是一些与可靠性相关的面试主题，你应该做好充分准备：
- 容错性：学习如何设计能够承受组件故障的系统。
- 高可用性：理解冗余和故障转移机制等概念。
- 灾难恢复：了解备份策略和恢复流程。
- 数据复制：了解不同的复制策略及其优缺点。
资源：
- Google 的“网站可靠性工程”
- 《面向实践者的分布式系统》作者：Brendan Burns
5. 存储
虽然存储设备的价格随着时间的推移而降低，但数据存储并非总是局限于硬盘。选择合适的存储解决方案对系统设计至关重要，它会影响性能、可扩展性和可靠性等诸多方面。
以下是一些你应该准备的与存储相关的知识点：
- SQL 与 NoSQL：了解不同类型数据库的使用场景。
- 对象存储：了解 Amazon S3 等系统及其用例。
- 文件系统：了解分布式文件系统，例如 HDFS。
- 数据仓库：了解大数据存储和处理系统。
资源：
- 《NoSQL精粹》，作者：Pramod J. Sadalage 和 Martin Fowler
- DesignGuru 的《解读高级系统设计面试》
6. 微服务
微服务架构在大规模系统中越来越受欢迎，也是许多面试官关注的话题之一。即使你之前没有使用过微服务，也应该熟悉它的优缺点以及各种微服务设计模式，例如 API 网关、Saga、CQRS 等，以便在面试中取得好成绩。
以下是一些你应该特别关注的主题：
- 面向服务的架构：理解 SOA 和微服务的原理。
- API 网关：了解 API 网关在微服务架构中的作用。
- 服务发现：了解服务如何定位和相互通信。
资源：
-
《构建微服务：设计细粒度系统》（Sam Newman著，第二版）
-
《精通微服务设计模式》，作者：克里斯·理查森
7. 安全性
在系统设计中，安全性至关重要，尤其是在网络犯罪和攻击日益猖獗的今天。您不仅需要保护您的资产，还需要确保只有授权人员才能访问这些资产。
以下是一些与安全相关的、你应该为系统设计面试准备的主题：
- 身份验证：了解不同的身份验证机制（例如，OAuth、JWT）。
- 授权：了解基于角色的访问控制和其他授权策略。
- 加密：了解加密的基础知识以及何时使用它。
- HTTPS：了解 HTTPS 的工作原理及其重要性。
- 防火墙：了解防火墙在系统安全中的作用。
资源：
- “掌握 Web 应用程序安全”
- 《应用安全——完整指南》，作者：Derek Fisher
8. 监测
有效的监控对于维护和排除大型系统的故障至关重要，这一点毋庸置疑。任何无法衡量的事物都无法改进，因此，无论是性能还是稳定性，都需要监控才能提升。从支持和故障排除的角度来看，监控也同样重要。
以下是系统设计中应准备的与监控相关的几个主题：
- 日志记录：了解应用程序和系统日志记录的最佳实践。
- 指标：了解关键绩效指标以及如何衡量它们。
- 警报：了解如何设置有效的警报系统。
- 分布式追踪：了解如何跨多个服务追踪请求。
- 健康检查：了解如何在系统中实施和使用健康检查。
资源：
- 《监控的艺术》，作者：詹姆斯·特恩布尔
- Udemy上的“ Prometheus | 监控与警报完整实战教程”
9. 云服务
随着大多数新软件开发都在云端进行，理解云服务在系统设计中变得越来越重要。此外，云、微服务和分布式系统也密不可分。
以下是您应该了解的关键云计算概念：
- IaaS、PaaS 和 SaaS：了解不同级别的云服务。
- 无服务器架构：了解无服务器架构及其应用案例。
- 容器：了解 Docker 等容器化技术以及 Kubernetes 的编排。
资源：
- 《云原生模式》，作者：康妮莉亚·戴维斯
- Udemy上的“ Kubernetes入门实战”课程
10. 系统设计模式
作为一名经验丰富的开发人员，您还应该熟悉常见的系统设计模式。这不仅有助于您与面试官进行有效沟通，还能帮助您更好地解释和阐述您的答案。
以下是您应该了解的关键系统设计模式：
- 发布/订阅：了解事件驱动系统的发布-订阅模式。
- CQRS：了解命令查询职责分离。
- 事件溯源：了解如何将系统状态存储为一系列事件。
- 断路器：学习如何防止分布式系统中发生级联故障。
- 隔板：了解如何隔离组件以防止系统范围内的故障。
- Saga：学习如何管理跨微服务的数据一致性。
资源：
结论
掌握系统设计是一个需要广博精深知识的过程。这份路线图提供了一种结构化的方法来准备系统设计面试，涵盖了面试中经常出现的关键主题。
记住，系统设计不仅关乎技术知识，更关乎权衡取舍和决策制定。要练习解释你的思考过程，并为你的设计选择提供合理的理由。
在准备过程中，要着手设计现实世界的系统，与同行讨论你的设计，并随时了解分布式系统的最新趋势。
只要你肯努力练习，你就能做好充分的准备，应对最具挑战性的系统设计面试。
奖金
另外，我还为您准备了一份额外福利：一本免费电子书。我刚刚找到一本关于分布式系统设计的免费电子书，您也可以在微软网站上阅读：https: //info.microsoft.com/rs/157-GQE-382/images/EN-CNTNT-eBook-DesigningDistributedSystems.pdf
图片来源：推特
文章来源：https://dev.to/somadevtoo/the-software-design-system-design-interview-preparation-roadmap-with-resources-1no0