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System Design Tips

System Design Tips

作者: NazgulSun | 来源:发表于2021-11-17 18:13 被阅读0次

系统Design 的一个 github 链接,备忘
https://github.com/donnemartin/system-design-primer/blob/master/README-zh-Hans.md

1、设计一个 url 转短链接的问题:

1,如果平时没有思考过这个问题,最直观的就是考虑 hash(url) = code, 然后 对 code 进行 base16/32/62/64 的编码,
然后取前8位;
比如对于任意多个 url,我们取md5, 有128bit, 16byte字符,然后用某种base编码算法,再取前8位;
那么我们一定会遇到 hash 冲突的问题, 这个时候我们的出发点就是怎么去解决hash冲突;

这是非常符合我们思维的正向思维方式,从工作的流程触发,我们生成 短链接,存储对应关系,出现冲突就解决冲突;

========== 如何解决冲突===========

把已有的存入数据库,然后 插入的时候,看有不有冲突,有冲突就再次生成;
瓶颈问题,如果数据量很大,检测冲突的问题会有严重性能消耗, 这个时候,需要考虑使用 bloomfilter等工具,来快速判断存在性问题;
另外一个大的问题是并发, 同时10万并发,存在性判断的准确性会有更多bad case;
总体来看,上述问题都是一个无法100%精确,并且随着系统数据量,并发扩张,问题会越来越多的设计;

=============== 另外一种思维:
对于经验丰富的工程师,可能会把这个问题转化成,分布式唯一 ID 生成的问题;
如果我们有一个分布式唯一ID 生成器,那么问题就很好解决,对于每一个url,给他生成一个 ID即可;

几种常见的唯一ID 生成器;

  • UUID;字符太长,不连续; 查询和插入数据库性能都会有问题
  • snowFlaker, 多机器的唯一ID 生成算法, DCID+workID+ timeer
  • redis,利用单台incr 原子操作;对于高并发,可以10台一起,每台负责10分之一,这种分片的方式,大幅度提高并发能力;
  • mysql, 也可以利用10台,分片生成ID;

使用生成器的模式:

  • 不用考虑hash的冲突的问题
  • 可以方便的scale,对应的数据和并发,都可以通过横向scale分区来处理
  • 生成数字化的ID,可以很方便的编码成短链,连续性也好,查找和插入的性能不会有太大的问题

总之,把问题转化为我们熟悉的领域,很多问题就迎刃而解了,这就是优秀的设计思路带来的好处;

通用的 feed 系统设计考虑

Feed 系统的设计:

离不开的 pull/push 模式讲解:
https://segmentfault.com/a/1190000019640171?utm_source=sf-similar-article
Tips

  • push 写扩散; 空间换时间,自己写到每个用户的inbox 队列;每次只需要查询自己的inbox队列;非常快;写入性能要求很高;不太适合有大V的场景;
  • pull 模式, 用户微博,直接放在自己的outbox中,粉丝自己去取,需要很高性能的读;如果每个用户都去遍历自己的 粉丝列表读数据,读并发瞬间放大很多;
    同时,需要用户记录每次拉取的offset,以便不去拉取相同的内容;
  • 总得来说,push模式比pull模式要简单;但是不适合大V场景, 所以可以采用混合模式, 把大V 挑选出来,然后,对它们的消息做pull模式;那么 读和写的请求,就会有一个
    平衡,需要做相应的数据分析,来确定到底 多少粉丝 才算大V;

队列的选择:

  • 何种模式实现消息队列;每个用户的inbox和 outBox,目前貌似都用 redis-list 的数据结构来做;每个用户userId 作为key,box 里面只有ID;
    用户来到ID 之后再去查询具体内容,具体内容数据库做好分区提高性能;
  • 目前新浪微博的缓存貌似在 T级别,缓存高可用,缓存击穿等问题,都需要设计;
  • 目前只把活跃的用户的信息放到缓存中

怎么处理瞬时流量爆炸的问题? 比如 明星离婚,读写的流量都会瞬时放大很多比如(100倍);
能够做到 event-sense的动态扩容吗?
https://www.jianshu.com/p/0d5a98ba8a20?utm_source=oschina-app
我们看看微博的缓存架构, 在DB上做的事情,在缓存上再做一次, 缓存的缓存,L1, 缓存也要做HA;
烧钱

需要补一下高并发高性能系统设计;
比如: 单个组件极限的 读写性能;
使用的存储,查询,写入的极限;需要有量化的指标;

爬虫的设计

分布式的爬虫很难设计,high level 的component 也比较多;

  • url 模块; 种子节点,然后不断的bfs 爬取,更新 list 列表, 去重,bloomfilter的设计
  • 优先级模块, url list 的优先级算法,比如pagerank,基于 种子节点 扩散的深度排序; 如果取top K;
    在topk 里面,如何做到 不同host 的均匀分布; 比如 使用双队列,一个做topk,一个做 IP balance;
    排序的话,设计大表的排序,可以外排,可以spark 大数据平台等;
  • 代理模块,IP 池子的管理,调度算法;
  • 内容解析模块,索引建立等
  • 用户搜索匹配模块,语法树,分词, ranking 匹配;结果 format等;

分布式定时器redis

https://www.jianshu.com/p/eb4e3363275e
https://mp.weixin.qq.com/s/DGgbzPTYw8pDtyRcBGtr3A

限流系统的设计

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