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系统设计面试：内幕指南读书笔记（第一卷）
第01章：从0到百万用户
垂直扩展，又称为“纵向扩展”，指的是通过增加单个服务器的计算能力（CPU、RAM等）来提升其性能。
水平扩展，又称为“横向扩展”，允许通过向资源池中添加更多服务器来进行扩展。
引用自维基百科：“数据库复制可适用于许多数据库管理系统，通常在原始数据库(master)与副本数据库(slaves)之间建立主/从关系”。
主数据库通常仅支持写的操作。从数据库从主数据库中复制数据并且仅支持读操作。所有修改数据的命令，如：insert，delete，update 都必须发送到主数据库。
缓存是一个临时存储区域，用于将昂贵的响应结果或频繁的访问数据存储在内存中，以便之后的请求能被更快的处理。
CDN（内容分发网络）是一个由地理上分散的服务器组成的网络，用于提供静态内容。CDN服务器缓存静态内容，如：图片、视频、CSS、JavaScript文件等。
无状态的Web层
消息队列是一个持久性组件，存储在内存中，支持异步通信，它充当缓冲区并分发异步请求。消息队列的基础架构非常简单，输入服务，被称为生产者/发布者，创建消息，并将它们发送到消息队列中。其他服务或服务器，称为消费者/订阅者，连接到队列，并执行消息定义的动作。
第02章：粗略估算
高可用性是系统持续运行的能力，期望能够长时间保持操作。 高可用性通常以百分比表示，100%意味着服务没有任何停机时间。大多数服务的可用性介于99%到100%之间。
服务水平协议（SLA）是服务提供商常用的术语。这是你（服务提供商）与你的客户之间的协议，该协议正式定义了你的服务将提供的运行时间水平。
第03章：系统设计面试框架
有效系统设计面试的 4 步流程
- 第1步 ：了解问题并确定设计范围
- 第2步：提出高层次的设计方案并获得认同
- 第3步：深入设计
- 第4步：总结
第04章：设计一个限流器
在网络系统中，限流器被用于控制客户端或服务端发送流量的速率。在HTTP世界中，限流器限制在指定时间内允许发送客户端请求数。 如果API请求次数超过了限流器设置的阈值，则所有超出的调用都会被阻止。
限流算法
流行算法的列表：
令牌桶（Token bucket）
漏桶算法（Leaking bucket）
固定窗口计数器（Fixed window counter）
滑动窗口日志（Sliding window log）
滑动窗口计数器（Sliding window counter）
第05章：一致性hash设计
为了实现水平扩展，在服务器之间高效、均匀地分配请求/数据非常重要。一致哈希是实现这一目标的常用技术。
引用自维基百科：“一致性哈希是一种特殊的哈希，当重新调整哈希表的大小并使用一致性哈希时，平均只需要重新映射 k/n 个键，其中
k 是键的数量，n 是槽的数量。 相比之下，在大多数传统的哈希表中，数组槽数量的变化导致几乎所有键都被重新映射 [1]”
第06章：key-value 存储设计
分布式键值存储也称为分布式哈希表，它将键值对分布在许多服务器上。在设计分布式系统时，了解 CAP（C一致性、A可用性、P分区容错性）定理很重要。
CAP 定理指出，分布式系统不可能同时提供以下三种保证中的两种以上：一致性、可用性和分区容错性。让我们熟悉一些定义。
一致性：一致性意味着所有客户端无论连接到哪个节点，都在同一时间看到相同的数据。
可用性：可用性意味着即使某些节点已关闭，任何请求数据的客户端都会得到响应。
分区容忍度：分区表示两个节点之间的通信中断，分区容错意味着系统在网络分区的情况下继续运行。
CAP 定理指出，必须牺牲三个属性之一来支持 3 个属性中的 2 个。
第07章：分布式系统中设计唯一 ID 生成器
可以使用多个选项在分布式系统中生成唯一ID。
- 多主复制
- 通用唯一标识符 (UUID)
- Ticket 服务器
- 推特雪花算法
第08章：短网址设计
短网址设计概念: 假设 URL https://www.systeminterview.com/q=chatsystem&c=loggedin&v=v3&l=long 是原始 URL。你的服务创建了一个长度较短的别名：https://tinyurl.com/y7keocwj。如果你单击较短的别名URL，它会将你重定向到原始 URL。
301重定向。301重定向表明，请求的URL被 “永久 “地移到了长URL上。由于是永久重定向，浏览器会缓存响应，对同一URL的后续请求将不会被发送到URL缩短服务上。相反，请求将直接被重定向到长网址服务器。
302重定向。302重定向意味着URL被 “暂时 “移到长URL上，这意味着对同一URL的后续请求将首先被发送到URL缩短服务上。然后，它们会被重定向到长网址服务器。
哈希+碰撞解决
base 62 转换
第09章：网络爬虫设计
网络爬虫被称为机器人或蜘蛛。搜索引擎广泛使用它来发现 Web 上的新内容或更新内容。内容可以是网页、图像、视频、PDF 文件等。
第10章：设计一个通知系统
近年来，通知系统已经成为许多应用程序非常流行的功能。 通知提醒用户重要信息，如突发新闻、产品更新、活动、优惠等。
第11章：设计一个新闻提要系统
什么是信息推送？ 根据 Facebook 帮助页面，“动态是位于首页中间不断更新的动态列表。动态包括您在 Facebook 上关注的用户、公共主页和小组发布的状态更新、照片、视频、链接、应用事件和点赞。”
信息发布（Feed publishing）：当用户发布帖子时，相应的数据被写入缓存和数据库。帖子被推送到她朋友的动态中。
信息流构建（Newsfeed building）：为简单起见，我们假设信息推送是通过按时间倒序聚合朋友的帖子来构建的。
Fanout 是将帖子传递给所有朋友的过程。两种类型的扇出模型是：写扇出（也称为推模型）和读扇出（也称为拉模型）。两种模型各有利弊。
第12章：设计一个聊天系统
当发送方通过聊天服务向接收方发送消息时，它使用久经考验的 HTTP 协议，这是最常见的 Web 协议。在此场景中，客户端打开与聊天服务的 HTTP 连接并发送消息，通知服务将消息发送给接收者。 Keep-Alive 对此很有效，因为 Keep-Alive 标头允许客户端与聊天服务保持持久连接。 它还减少了 TCP 握手的次数。
由于HTTP是由客户发起的，因此从服务器发送消息并非易事。多年来，许多技术被用来模拟服务器发起的连接：轮询（Polling）、长轮询（Long polling）和 WebSocket。
图12-9显示了1对1聊天的消息表。主键是 message_id ，它有助于决定消息的顺序。我们不能依靠 created_at 来决定消息的顺序，因为两条消息可以同时创建。
定期地，一个在线客户端向状态服务器发送一个心跳事件。如果状态服务器在一定时间内收到心跳事件，比如说来自客户端的X秒，那么用户被认为是在线的。否则，它就处于离线状态。
第13章：设计一个搜索自动完成系统
当你在谷歌上搜索或在亚马逊购物时，在搜索框中输入，会有一个或多个与搜索词相匹配的内容呈现给你。这一功能被称为自动完成、提前输入、边输入边搜索或增量搜索。
trie 的主要思想包括以下内容：
trie是一种树状的数据结构。
根代表一个空字符串。
每个节点存储一个字符并有 26 个子节点，每个节点对应一个可能的字符。 为了节省空间，我们不绘制空链接。
每个树节点代表一个单词或一个前缀字符串。
第14章：设计 YouTube
当你在YouTube上观看一个视频时，它通常立即开始流媒体，你不会等到整个视频被下载。下载意味着整个视频被复制到你的设备上，而流媒体意味着你的设备不断接收来自远程源视频的视频流。当你观看流媒体视频时，你的客户端每次加载一点数据，所以你可以立即和连续地观看视频。
流媒体协议。这是一种控制视频流数据传输的标准化方式。流行的流媒体协议有：
MPEG–DASH：MPEG代表 “移动图像专家组”，DASH代表 “HTTP动态自适应流”。
苹果 HLS：HLS是 “HTTP实时流媒体 “的缩写。
微软 Smooth Streaming。
Adobe HTTP动态流（HDS）。
Facebook的流媒体视频引擎使用了一个有向无环图（DAG）编程模型，它分阶段定义任务，因此它们可以顺序或平行地执行。
第15章：设计 Google Drive
Google Drive 是一种文件存储和同步服务，可帮助您在云端存储文档、照片、视频和其他文件。您可以从任何计算机、智能手机和平板电脑访问您的文件。你可以轻松地与朋友、家人和同事共享这些文件。
- 上传流程
- 下载流程
系统设计面试：内幕指南读书笔记（第二卷）
第01章：邻近服务
附近地点服务用于发现附近的餐厅、酒店、剧院、博物馆等场所，是一个核心组件，为 Yelp 上查找附近最佳餐厅或 Google 地图上查找最近加油站等功能提供支持。
LBS服务(基于位置的服务)是系统的核心部分，用于在给定半径和位置范围内查找附近的商家。
从广义上讲，有两种类型的地理空间索引方法，如图1.5所示。
- Hash: 均匀网格、geohash、笛卡尔层等。
- Tree: 四叉树、Google S2、R树等。
第02章：附近的好友
对于选择加入并授予位置访问权限的用户，移动客户端会显示地理位置上靠近的好友列表。
第10章 实时游戏排行榜
什么是排行榜？排行榜在游戏和其他领域很常见，用于显示谁在特定的赛季或比赛对局中领先。用户在完成任务或挑战后会被分配分数，分数最高的用户就会在排行榜上名列前茅。
参考链接
- 系统设计面试：内幕指南,by Alex Xu.