Tech Interview Handbook 系统设计与编码模式面试蓝图

Tech Interview Handbook 作为备受推崇的开源面试手册，为忙碌工程师提供精炼的系统设计和编码准备资源。尽管其系统设计部分仍在完善中，但通过推荐的经典案例和算法 cheatsheet，能快速构建面试蓝图。本文聚焦角度， curation 可扩展服务、数据库分片、缓存策略的蓝图，以及高频编码模式，提供 checklist 和落地参数，帮助读者高效应对中高级岗位面试。

系统设计蓝图：可扩展服务架构

构建可扩展服务是系统设计面试核心，常考如 Twitter 或 Uber。观点：采用微服务 + 负载均衡 + 异步处理，确保高可用和高吞吐。

证据：手册列出常见问题如设计 Twitter（支持 10^6 QPS），强调从需求澄清到容量估算的步骤。“System design questions are typically given to more senior candidates”——Tech Interview Handbook 系统设计页。

落地参数：

• 负载均衡：使用 Nginx 或 Envoy，支持 L7 路由；健康检查阈值：3 次失败下线节点，回滚时间 <5s。
• 微服务拆分：按业务域（如用户服务、帖子服务），服务间 gRPC 通信；熔断器 Hystrix，超时 100ms，错误率 >50% 触发。
• 监控清单：

  指标	阈值	告警工具
  QPS	峰值 1.5x 平均	Prometheus
  延迟 P99	<200ms	Grafana
  错误率	<0.1%	Alertmanager

• 容量规划：假设 1 亿 DAU，日活 10%，单机 1k QPS，则需 1000 台服务器；水平扩展 Auto Scaling Group，CPU >70% 扩容。

回滚策略：蓝绿部署，流量 10% 渐进切换；Canary 测试 1% 用户。

数据库分片：水平扩展存储

DB sharding 处理海量数据，高频如设计 URL shortener（每日 10^9 短链）。观点：一致性哈希 + 范围分片结合，避免热点。

证据：手册推荐 Grokking System Design，讨论分片策略；类似 YouTube 视频设计需分库分表。

落地参数：

• 一致性哈希：虚拟节点数 100-1000，节点异动迁移 <10% 数据；hash (key) % N 选分片。
• 分片键：user_id（范围）+ 时间戳（哈希），避免单表热点。
• 参数清单：

  配置	值	说明
  分片数	1024	2^10，便于二分路由
  迁移阈值	数据量 >80% 容量	双写 + 渐进切流
  一致性	最终一致 + 2PC	Cross-shard 事务

• 读写分离：主从复制，binlog 延迟 <1s；ShardingSphere 或 Vitess 工具。

风险：跨分片 JOIN，用 Redis 预聚合；监控分片倾斜，阈值偏差 >20% 再平衡。

缓存策略：加速读密集服务

缓存如 Redis 降低 DB 压力，Pinterest 或 eBay 设计必备。观点：Cache-Aside + 多级缓存（L1 Memcached, L2 Redis），LRU 淘汰。

证据：手册算法部分提及缓存在系统中的作用；ByteByteGo 课程详解 YouTube 缓存层。

落地参数：

• Cache-Aside：读 miss 先查缓存再 DB，回写更新；穿透防护：Bloom Filter，命中率 >99%。
• 失效策略：TTL 5-30min，热点预热；LRU + LFU 混合，maxmemory 80% 触发淘汰。
• 参数 / 清单：

  策略	参数	工具
  读策略	hit_rate >95%	Redis Cluster
  写策略	Write-Through/Back	异步队列
  雪崩防护	随机 TTL ±10%	Sentinel

• 多级：L1 进程内 10ms，L2 分布式 50ms；一致性：Canal 监听 binlog 失效缓存。

回滚：缓存降级，fallback 到 DB；监控命中率 <90% 扩容。

高频编码模式：面试 Patterns Checklist

Coding patterns 来自 Grind 75（Blind 75 升级），分类 cheatsheet 覆盖 80% 题。观点：掌握 10 大 patterns，边解边提，提升沟通分。

• 滑动窗口：子数组问题；参数：left/right 指针，O (N) 时间。
• 双指针：排序数组；快慢指针变体，奇偶链表。
• DP：背包、LCS；状态转移：dp [i][j] = dp [i-1][j] + dp [i][j-1]。
• BFS/DFS：图 / 树；层序遍历 shortest path。
• Top K：堆 / 快速选择；min-heap 大小 K。

Checklist（每题必走）：

1. 澄清约束（N 规模、输出格式）。
2. 测试用例（空、单、重复、大数据）。
3. 暴力 O (N^2) → 优化 patterns。
4. 时间 / 空间复杂度；边界验证。
5. 代码实现 + 解释。

示例：Two Sum（哈希，patterns：hash map）。

这些蓝图源于 Tech Interview Handbook（GitHub: yangshun/tech-interview-handbook），系统设计页 https://www.techinterviewhandbook.org/system-design/，推荐 Grokking 等资源。实践时结合 LeetCode 模拟，确保 checklist 落地。掌握后，面试胜率大幅提升。

（正文约 1250 字）