系統設計的典型分層和涉及的知識點

作為系統設計學習的一部分，不久前在梳理面試中典型的系統設計問題，發現大部分都可謂有套路可尋。我把思路梳理了一下，簡單整理到下面這張圖表里面：

對于其中的內容，稍微補充幾句：

• 系統設計需要經驗的積累，但也確確實實有章可循。問的問題考察的類型很集中，比如同步、異步，消息push和pull，根據實際問題設計存儲的數據結構，對于scalability、availability的認識等等。最喜歡被問到的問題，我在 《系統設計典型問題的思考》 這里列了幾個。
• pull on demand 和 push on change 是消息系統里兩種極其典型的消息傳播方式，基本上設計推ter、weibo，xx聊天系統等等，都要涉及到這個問題。這二者各有優劣，需要結合具體問題分析。
• 復雜的系統的cache的設計和storage的設計一樣，往往需要考慮分層。比如說，存儲分成hot/warm/cold storage，讀寫性能和查詢的靈活性依次降低，但是成本也依次降低。cache的設計有時還需要引入centralized cache來幫助提高hit ratio。
• 服務端的設計最典型的就是分成三層（上圖右）：presentation layer，比如website的頁面部分和service的request/response處理的部分；business logic layer，放置業務邏輯的地方；data access layer，也可以說infrastructure layer，數據訪問層，花頭最多，涉及的問題最多。
• DB partition 和 sharding 的問題又是一個非常常見的典型。
• 如果是性能問題，基本上都是圍繞著throughput和latency展開的。
• 一致性模型可以說是大數據系統問題的核心。比如說考慮到availability，對于有狀態的節點需要有backup，那么這幾個節點狀態 之間的同步就會成為問題，這就是consistency的問題；再比如說由于考慮到reliability，必然需要引入replication，而這時 多個數據備份的consistency就會成為問題。
• 讀寫模型的問題往往是和存儲數據結構的設計放在一起的，這樣的問題很容易從算法問題衍伸過來，我在這篇文章中總結過。
• 最后，我在《資源鏈接》的“零散資源”部分，列出了系統設計很多我認為有價值的參考材料。