2026年系統(tǒng)架構師面試中的設計思路問題集一、分布式系統(tǒng)設計題（共5題，每題20分）題目1（15分）：設計一個高并發(fā)的短鏈接生成服務背景：某電商平臺需要設計一個短鏈接生成服務，用于將長商品鏈接轉換為短鏈接，支持每秒百萬級別的創(chuàng)建請求，要求短鏈接全球唯一且具有高可訪問性。要求：1.描述系統(tǒng)整體架構，包括核心組件及其職責2.設計短鏈接生成算法，確保唯一性和高效率3.說明如何實現(xiàn)高可用和高并發(fā)處理4.設計緩存策略，優(yōu)化短鏈接訪問速度5.考慮數(shù)據(jù)一致性方案，確保分布式環(huán)境下的正確性題目2（25分）：設計一個支持海量用戶的實時推薦系統(tǒng)背景：某社交平臺需要設計一個實時推薦系統(tǒng)，為用戶推薦可能感興趣的內(nèi)容，用戶量達到千萬級別，要求推薦延遲控制在秒級以內(nèi)。要求：1.描述系統(tǒng)整體架構，包括數(shù)據(jù)流和處理流程2.設計用戶畫像構建方案，如何處理用戶行為數(shù)據(jù)3.說明推薦算法的核心思路，支持實時更新4.設計系統(tǒng)擴展方案，應對用戶量增長5.考慮系統(tǒng)容錯機制，保證服務穩(wěn)定性題目3（20分）：設計一個分布式消息隊列系統(tǒng)背景：某金融系統(tǒng)需要設計一個高可靠的分布式消息隊列，用于處理跨部門業(yè)務消息，要求支持消息的持久化、順序保證和低延遲。要求：1.描述系統(tǒng)整體架構，包括核心組件設計2.設計消息存儲方案，保證消息不丟失3.說明如何實現(xiàn)消息的順序保證4.設計消息消費者容錯機制，處理消費失敗場景5.考慮系統(tǒng)監(jiān)控方案，實時監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)題目4（20分）：設計一個高可用的分布式存儲系統(tǒng)背景：某云服務商需要設計一個高可用的分布式存儲系統(tǒng)，用于存儲用戶文件，要求支持高并發(fā)讀寫、數(shù)據(jù)備份和多地域同步。要求：1.描述系統(tǒng)整體架構，包括數(shù)據(jù)分片和復制策略2.設計數(shù)據(jù)一致性方案，保證多副本一致性3.說明如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速恢復4.設計多地域同步方案，優(yōu)化跨區(qū)域訪問速度5.考慮系統(tǒng)成本控制，優(yōu)化存儲資源使用題目5（30分）：設計一個秒級計費系統(tǒng)背景：某直播平臺需要設計一個秒級計費系統(tǒng)，根據(jù)用戶觀看時長精確計費，要求支持高并發(fā)請求和精確到秒的計費粒度。要求：1.描述系統(tǒng)整體架構，包括計費流程設計2.設計高并發(fā)請求處理方案，避免并發(fā)沖突3.說明如何實現(xiàn)精確到秒的計費4.設計數(shù)據(jù)統(tǒng)計方案，支持實時計費查詢5.考慮系統(tǒng)擴展性，應對業(yè)務增長需求二、數(shù)據(jù)庫設計題（共5題，每題20分）題目6（20分）：設計一個電商訂單數(shù)據(jù)庫背景：某電商平臺需要設計訂單數(shù)據(jù)庫，支持千萬級訂單量，要求高并發(fā)寫入和快速查詢。要求：1.設計訂單表結構，說明各字段設計思路2.說明索引設計策略，優(yōu)化查詢性能3.設計分庫分表方案，應對數(shù)據(jù)量增長4.考慮事務隔離級別，解決并發(fā)問題5.設計數(shù)據(jù)備份和恢復方案題目7（20分）：設計一個社交關系數(shù)據(jù)庫背景：某社交平臺需要設計用戶關系數(shù)據(jù)庫，支持億級用戶關系數(shù)據(jù)，要求快速添加和查詢關系鏈。要求：1.設計用戶和關系表結構，說明設計思路2.說明索引設計策略，優(yōu)化關系查詢3.設計分庫分表方案，應對數(shù)據(jù)量增長4.考慮數(shù)據(jù)一致性方案，保證關系數(shù)據(jù)正確性5.設計數(shù)據(jù)緩存策略，提升查詢性能題目8（25分）：設計一個高并發(fā)的實時數(shù)據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫背景：某互聯(lián)網(wǎng)公司需要設計實時數(shù)據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫，支持每秒百萬級數(shù)據(jù)寫入和秒級查詢。要求：1.設計數(shù)據(jù)庫架構，支持高并發(fā)寫入2.說明數(shù)據(jù)分區(qū)策略，優(yōu)化查詢性能3.設計實時統(tǒng)計方案，支持秒級數(shù)據(jù)查詢4.考慮數(shù)據(jù)壓縮方案，降低存儲成本5.設計數(shù)據(jù)容災方案，保證數(shù)據(jù)可靠性題目9（20分）：設計一個地理位置數(shù)據(jù)庫背景：某地圖服務商需要設計地理位置數(shù)據(jù)庫，支持億級POI(興趣點)數(shù)據(jù)，要求快速查詢和更新。要求：1.設計POI數(shù)據(jù)表結構，說明各字段設計思路2.說明空間索引設計策略，優(yōu)化地理查詢3.設計數(shù)據(jù)分片方案，應對數(shù)據(jù)量增長4.考慮數(shù)據(jù)更新策略，保證數(shù)據(jù)時效性5.設計數(shù)據(jù)緩存方案，提升查詢性能題目10（25分）：設計一個醫(yī)療健康數(shù)據(jù)庫背景：某醫(yī)療平臺需要設計患者健康數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫，包含患者基本信息、病歷和檢查結果，要求高安全性和高可用性。要求：1.設計數(shù)據(jù)庫架構，包括患者、病歷和檢查結果表2.說明數(shù)據(jù)安全設計，保護患者隱私3.設計數(shù)據(jù)備份和恢復方案，保證數(shù)據(jù)可靠性4.考慮數(shù)據(jù)一致性方案，應對分布式環(huán)境5.設計數(shù)據(jù)訪問控制方案，保證數(shù)據(jù)訪問合規(guī)性三、安全設計題（共5題，每題20分）題目11（20分）：設計一個高安全性的電商平臺背景：某電商平臺需要設計高安全性的系統(tǒng)架構，防止支付信息泄露和交易欺詐。要求：1.描述系統(tǒng)安全架構，包括安全邊界設計2.設計支付安全方案，防止支付欺詐3.說明數(shù)據(jù)加密方案，保護敏感信息4.設計安全審計方案，記錄關鍵操作5.考慮DDoS防護方案，應對網(wǎng)絡攻擊題目12（20分）：設計一個企業(yè)級身份認證系統(tǒng)背景：某大型企業(yè)需要設計企業(yè)級身份認證系統(tǒng)，支持多應用統(tǒng)一認證和單點登錄。要求：1.描述系統(tǒng)架構，包括認證流程設計2.設計身份認證方案，支持多種認證方式3.說明單點登錄實現(xiàn)方案，實現(xiàn)無縫登錄4.設計會話管理方案，保證會話安全5.考慮多因素認證方案，提升安全性題目13（25分）：設計一個安全的微服務架構背景：某金融系統(tǒng)需要設計安全的微服務架構，防止服務間攻擊和API濫用。要求：1.描述微服務安全架構，包括安全組件設計2.設計服務間認證方案，防止未授權訪問3.說明API安全防護方案，防止API濫用4.設計安全監(jiān)控方案，實時檢測異常行為5.考慮漏洞掃描方案，定期檢測系統(tǒng)漏洞題目14（20分）：設計一個安全的云存儲系統(tǒng)背景：某云服務商需要設計安全的云存儲系統(tǒng)，防止數(shù)據(jù)泄露和未授權訪問。要求：1.描述系統(tǒng)安全架構，包括訪問控制設計2.設計數(shù)據(jù)加密方案，保護存儲數(shù)據(jù)3.說明訪問審計方案，記錄所有訪問操作4.設計多因素認證方案，提升訪問安全性5.考慮數(shù)據(jù)脫敏方案，保護敏感信息題目15（30分）：設計一個安全的物聯(lián)網(wǎng)平臺背景：某物聯(lián)網(wǎng)公司需要設計安全的物聯(lián)網(wǎng)平臺，防止設備攻擊和數(shù)據(jù)泄露。要求：1.描述系統(tǒng)安全架構，包括設備接入安全設計2.設計設備認證方案，防止未授權設備接入3.說明數(shù)據(jù)傳輸加密方案，保護傳輸數(shù)據(jù)4.設計設備生命周期管理方案，保證設備安全5.考慮入侵檢測方案，實時檢測異常行為四、高可用設計題（共5題，每題20分）題目16（20分）：設計一個高可用的電商系統(tǒng)背景：某電商平臺需要設計高可用的系統(tǒng)架構，支持雙十一等大促場景。要求：1.描述系統(tǒng)高可用架構，包括冗余設計2.設計負載均衡方案，優(yōu)化系統(tǒng)負載3.說明故障轉移方案，保證服務連續(xù)性4.設計系統(tǒng)監(jiān)控方案，實時監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)5.考慮限流方案，防止系統(tǒng)過載題目17（20分）：設計一個高可用的分布式數(shù)據(jù)庫背景：某大數(shù)據(jù)平臺需要設計高可用的分布式數(shù)據(jù)庫，支持數(shù)據(jù)存儲和分析。要求：1.描述數(shù)據(jù)庫高可用架構，包括主從復制設計2.設計數(shù)據(jù)同步方案，保證主從一致性3.說明故障切換方案，保證服務連續(xù)性4.設計數(shù)據(jù)備份方案，防止數(shù)據(jù)丟失5.考慮數(shù)據(jù)分片方案，提升查詢性能題目18（25分）：設計一個高可用的消息隊列系統(tǒng)背景：某企業(yè)需要設計高可用的消息隊列系統(tǒng)，支持業(yè)務解耦和異步處理。要求：1.描述系統(tǒng)高可用架構，包括集群設計2.設計消息分片方案，優(yōu)化消息處理3.說明故障轉移方案，保證消息不丟失4.設計消息重試機制，處理消費失敗場景5.考慮消息順序保證方案，滿足業(yè)務需求題目19（20分）：設計一個高可用的緩存系統(tǒng)背景：某互聯(lián)網(wǎng)公司需要設計高可用的緩存系統(tǒng)，提升系統(tǒng)響應速度。要求：1.描述緩存高可用架構，包括緩存集群設計2.設計緩存同步方案，保證緩存一致性3.說明緩存失效策略，防止數(shù)據(jù)不一致4.設計緩存預熱方案，提升系統(tǒng)啟動速度5.考慮緩存雪崩解決方案，防止緩存失效題目20（30分）：設計一個高可用的全球分布式系統(tǒng)背景：某跨國公司需要設計高可用的全球分布式系統(tǒng)，支持全球用戶訪問。要求：1.描述系統(tǒng)高可用架構，包括多地域部署設計2.設計數(shù)據(jù)同步方案，保證多地域數(shù)據(jù)一致性3.說明延遲優(yōu)化方案，提升全球訪問速度4.設計故障轉移方案，保證服務連續(xù)性5.考慮多地域負載均衡方案，優(yōu)化系統(tǒng)負載答案與解析題目1（15分）：設計一個高并發(fā)的短鏈接生成服務答案要點：1.系統(tǒng)整體架構：-核心組件：短鏈接服務網(wǎng)關、短鏈接生成服務、分布式緩存、分布式數(shù)據(jù)庫、消息隊列-職責：網(wǎng)關負責請求路由和初步校驗；生成服務負責短鏈接生成和存儲；緩存用于加速短鏈接查詢；數(shù)據(jù)庫用于持久化存儲；消息隊列用于異步處理2.短鏈接生成算法：-使用Base62編碼（a-z、A-Z、0-9）將長鏈接轉換為6位短鏈接-算法：hash(長鏈接)+隨機數(shù)+校驗位，確保唯一性-優(yōu)化：使用分布式ID生成器，避免沖突3.高可用和高并發(fā)處理：-使用負載均衡器分發(fā)請求-服務集群化部署，水平擴展-使用熔斷器防止雪崩效應-異步處理長鏈接解析請求4.緩存策略：-使用Redis集群緩存熱點短鏈接-設置合理的過期時間-使用分布式鎖處理緩存更新5.數(shù)據(jù)一致性方案：-使用消息隊列保證生成和存儲的順序一致性-使用分布式事務（2PC或Saga模式）保證最終一致性-設置短鏈接版本號，處理沖突題目2（25分）：設計一個支持海量用戶的實時推薦系統(tǒng)答案要點：1.系統(tǒng)整體架構：-數(shù)據(jù)采集層：用戶行為采集服務-數(shù)據(jù)處理層：用戶畫像構建、特征工程服務-推薦引擎層：協(xié)同過濾、深度學習推薦模型-推送層：推薦結果推送服務-儲存層：用戶畫像數(shù)據(jù)庫、推薦結果緩存2.用戶畫像構建：-實時采集用戶行為數(shù)據(jù)（瀏覽、點擊、購買等）-使用Flink等流處理框架進行實時處理-構建用戶興趣模型、消費能力模型等3.推薦算法：-協(xié)同過濾：基于用戶和物品的相似度計算-深度學習：使用NeuralCollaborativeFiltering等模型-實時更新：使用在線學習技術，實時更新模型參數(shù)-冷啟動處理：新用戶使用基于內(nèi)容的推薦4.系統(tǒng)擴展方案：-水平擴展推薦引擎集群-使用微服務架構，按功能拆分服務-使用消息隊列解耦各層5.容錯機制：-推薦結果緩存，減少后端計算壓力-推薦服務降級，保證核心功能-使用混沌工程測試系統(tǒng)穩(wěn)定性題目3（20分）：設計一個分布式消息隊列系統(tǒng)答案要點：1.系統(tǒng)整體架構：-消息生產(chǎn)者：業(yè)務系統(tǒng)-消息代理：消息隊列服務（如Kafka、RabbitMQ）-消息消費者：業(yè)務系統(tǒng)-消息存儲：分布式文件系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫-監(jiān)控系統(tǒng)：實時監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)2.消息存儲方案：-使用分布式文件系統(tǒng)（如HDFS）存儲消息-設置消息TTL，自動清理過期消息-使用消息確認機制，保證消息不丟失3.消息順序保證：-單生產(chǎn)者單消費者模式保證順序-使用分區(qū)+消費者組保證分區(qū)內(nèi)順序-在業(yè)務端保證消息處理順序4.消費者容錯機制：-消息重試機制，處理消費失敗場景-消費者組內(nèi)負載均衡，避免單點過載-消息死信隊列，處理無法處理的消息5.系統(tǒng)監(jiān)控方案：-監(jiān)控消息隊列延遲、吞吐量-監(jiān)控消息積壓情況，及時預警-使用Prometheus+Grafana進行可視化監(jiān)控題目4（20分）：設計一個高可用的分布式存儲系統(tǒng)答案要點：1.系統(tǒng)整體架構：-數(shù)據(jù)分片：使用一致性哈希算法進行數(shù)據(jù)分片-數(shù)據(jù)復制：多副本存儲，設置副本因子-數(shù)據(jù)訪問：數(shù)據(jù)節(jié)點+代理節(jié)點架構-元數(shù)據(jù)管理：分布式元數(shù)據(jù)服務2.數(shù)據(jù)一致性方案：-使用Paxos/Raft算法保證元數(shù)據(jù)一致性-使用Quorum機制保證寫一致性-使用最終一致性方案優(yōu)化讀性能3.數(shù)據(jù)快速恢復：-定期進行數(shù)據(jù)備份-使用多地域部署，異地容災-快速故障切換機制4.多地域同步方案：-使用分布式文件系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)同步-設置同步延遲閾值，保證一致性-使用數(shù)據(jù)壓縮技術優(yōu)化傳輸效率5.存儲資源優(yōu)化：-使用存儲資源池化技術-根據(jù)訪問頻率進行分層存儲-設置存儲配額，防止資源濫用題目5（30分）：設計一個秒級計費系統(tǒng)答案要點：1.系統(tǒng)整體架構：-流量采集：使用流量采集服務-計費處理：實時計費服務-計費存儲：計費數(shù)據(jù)庫