2026年系统架构师面试中的设计思路问题集

2026年系统架构师面试中的设计思路问题集一、分布式系统设计题（共5题，每题20分）题目1（15分）：设计一个高并发的短链接生成服务背景：某电商平台需要设计一个短链接生成服务，用于将长商品链接转换为短链接，支持每秒百万级别的创建请求，要求短链接全球唯一且具有高可访问性。要求：1.描述系统整体架构，包括核心组件及其职责2.设计短链接生成算法，确保唯一性和高效率3.说明如何实现高可用和高并发处理4.设计缓存策略，优化短链接访问速度5.考虑数据一致性方案，确保分布式环境下的正确性题目2（25分）：设计一个支持海量用户的实时推荐系统背景：某社交平台需要设计一个实时推荐系统，为用户推荐可能感兴趣的内容，用户量达到千万级别，要求推荐延迟控制在秒级以内。要求：1.描述系统整体架构，包括数据流和处理流程2.设计用户画像构建方案，如何处理用户行为数据3.说明推荐算法的核心思路，支持实时更新4.设计系统扩展方案，应对用户量增长5.考虑系统容错机制，保证服务稳定性题目3（20分）：设计一个分布式消息队列系统背景：某金融系统需要设计一个高可靠的分布式消息队列，用于处理跨部门业务消息，要求支持消息的持久化、顺序保证和低延迟。要求：1.描述系统整体架构，包括核心组件设计2.设计消息存储方案，保证消息不丢失3.说明如何实现消息的顺序保证4.设计消息消费者容错机制，处理消费失败场景5.考虑系统监控方案，实时监控系统状态题目4（20分）：设计一个高可用的分布式存储系统背景：某云服务商需要设计一个高可用的分布式存储系统，用于存储用户文件，要求支持高并发读写、数据备份和多地域同步。要求：1.描述系统整体架构，包括数据分片和复制策略2.设计数据一致性方案，保证多副本一致性3.说明如何实现数据的快速恢复4.设计多地域同步方案，优化跨区域访问速度5.考虑系统成本控制，优化存储资源使用题目5（30分）：设计一个秒级计费系统背景：某直播平台需要设计一个秒级计费系统，根据用户观看时长精确计费，要求支持高并发请求和精确到秒的计费粒度。要求：1.描述系统整体架构，包括计费流程设计2.设计高并发请求处理方案，避免并发冲突3.说明如何实现精确到秒的计费4.设计数据统计方案，支持实时计费查询5.考虑系统扩展性，应对业务增长需求二、数据库设计题（共5题，每题20分）题目6（20分）：设计一个电商订单数据库背景：某电商平台需要设计订单数据库，支持千万级订单量，要求高并发写入和快速查询。要求：1.设计订单表结构，说明各字段设计思路2.说明索引设计策略，优化查询性能3.设计分库分表方案，应对数据量增长4.考虑事务隔离级别，解决并发问题5.设计数据备份和恢复方案题目7（20分）：设计一个社交关系数据库背景：某社交平台需要设计用户关系数据库，支持亿级用户关系数据，要求快速添加和查询关系链。要求：1.设计用户和关系表结构，说明设计思路2.说明索引设计策略，优化关系查询3.设计分库分表方案，应对数据量增长4.考虑数据一致性方案，保证关系数据正确性5.设计数据缓存策略，提升查询性能题目8（25分）：设计一个高并发的实时数据统计数据库背景：某互联网公司需要设计实时数据统计数据库，支持每秒百万级数据写入和秒级查询。要求：1.设计数据库架构，支持高并发写入2.说明数据分区策略，优化查询性能3.设计实时统计方案，支持秒级数据查询4.考虑数据压缩方案，降低存储成本5.设计数据容灾方案，保证数据可靠性题目9（20分）：设计一个地理位置数据库背景：某地图服务商需要设计地理位置数据库，支持亿级POI(兴趣点)数据，要求快速查询和更新。要求：1.设计POI数据表结构，说明各字段设计思路2.说明空间索引设计策略，优化地理查询3.设计数据分片方案，应对数据量增长4.考虑数据更新策略，保证数据时效性5.设计数据缓存方案，提升查询性能题目10（25分）：设计一个医疗健康数据库背景：某医疗平台需要设计患者健康数据数据库，包含患者基本信息、病历和检查结果，要求高安全性和高可用性。要求：1.设计数据库架构，包括患者、病历和检查结果表2.说明数据安全设计，保护患者隐私3.设计数据备份和恢复方案，保证数据可靠性4.考虑数据一致性方案，应对分布式环境5.设计数据访问控制方案，保证数据访问合规性三、安全设计题（共5题，每题20分）题目11（20分）：设计一个高安全性的电商平台背景：某电商平台需要设计高安全性的系统架构，防止支付信息泄露和交易欺诈。要求：1.描述系统安全架构，包括安全边界设计2.设计支付安全方案，防止支付欺诈3.说明数据加密方案，保护敏感信息4.设计安全审计方案，记录关键操作5.考虑DDoS防护方案，应对网络攻击题目12（20分）：设计一个企业级身份认证系统背景：某大型企业需要设计企业级身份认证系统，支持多应用统一认证和单点登录。要求：1.描述系统架构，包括认证流程设计2.设计身份认证方案，支持多种认证方式3.说明单点登录实现方案，实现无缝登录4.设计会话管理方案，保证会话安全5.考虑多因素认证方案，提升安全性题目13（25分）：设计一个安全的微服务架构背景：某金融系统需要设计安全的微服务架构，防止服务间攻击和API滥用。要求：1.描述微服务安全架构，包括安全组件设计2.设计服务间认证方案，防止未授权访问3.说明API安全防护方案，防止API滥用4.设计安全监控方案，实时检测异常行为5.考虑漏洞扫描方案，定期检测系统漏洞题目14（20分）：设计一个安全的云存储系统背景：某云服务商需要设计安全的云存储系统，防止数据泄露和未授权访问。要求：1.描述系统安全架构，包括访问控制设计2.设计数据加密方案，保护存储数据3.说明访问审计方案，记录所有访问操作4.设计多因素认证方案，提升访问安全性5.考虑数据脱敏方案，保护敏感信息题目15（30分）：设计一个安全的物联网平台背景：某物联网公司需要设计安全的物联网平台，防止设备攻击和数据泄露。要求：1.描述系统安全架构，包括设备接入安全设计2.设计设备认证方案，防止未授权设备接入3.说明数据传输加密方案，保护传输数据4.设计设备生命周期管理方案，保证设备安全5.考虑入侵检测方案，实时检测异常行为四、高可用设计题（共5题，每题20分）题目16（20分）：设计一个高可用的电商系统背景：某电商平台需要设计高可用的系统架构，支持双十一等大促场景。要求：1.描述系统高可用架构，包括冗余设计2.设计负载均衡方案，优化系统负载3.说明故障转移方案，保证服务连续性4.设计系统监控方案，实时监控系统状态5.考虑限流方案，防止系统过载题目17（20分）：设计一个高可用的分布式数据库背景：某大数据平台需要设计高可用的分布式数据库，支持数据存储和分析。要求：1.描述数据库高可用架构，包括主从复制设计2.设计数据同步方案，保证主从一致性3.说明故障切换方案，保证服务连续性4.设计数据备份方案，防止数据丢失5.考虑数据分片方案，提升查询性能题目18（25分）：设计一个高可用的消息队列系统背景：某企业需要设计高可用的消息队列系统，支持业务解耦和异步处理。要求：1.描述系统高可用架构，包括集群设计2.设计消息分片方案，优化消息处理3.说明故障转移方案，保证消息不丢失4.设计消息重试机制，处理消费失败场景5.考虑消息顺序保证方案，满足业务需求题目19（20分）：设计一个高可用的缓存系统背景：某互联网公司需要设计高可用的缓存系统，提升系统响应速度。要求：1.描述缓存高可用架构，包括缓存集群设计2.设计缓存同步方案，保证缓存一致性3.说明缓存失效策略，防止数据不一致4.设计缓存预热方案，提升系统启动速度5.考虑缓存雪崩解决方案，防止缓存失效题目20（30分）：设计一个高可用的全球分布式系统背景：某跨国公司需要设计高可用的全球分布式系统，支持全球用户访问。要求：1.描述系统高可用架构，包括多地域部署设计2.设计数据同步方案，保证多地域数据一致性3.说明延迟优化方案，提升全球访问速度4.设计故障转移方案，保证服务连续性5.考虑多地域负载均衡方案，优化系统负载答案与解析题目1（15分）：设计一个高并发的短链接生成服务答案要点：1.系统整体架构：-核心组件：短链接服务网关、短链接生成服务、分布式缓存、分布式数据库、消息队列-职责：网关负责请求路由和初步校验；生成服务负责短链接生成和存储；缓存用于加速短链接查询；数据库用于持久化存储；消息队列用于异步处理2.短链接生成算法：-使用Base62编码（a-z、A-Z、0-9）将长链接转换为6位短链接-算法：hash(长链接)+随机数+校验位，确保唯一性-优化：使用分布式ID生成器，避免冲突3.高可用和高并发处理：-使用负载均衡器分发请求-服务集群化部署，水平扩展-使用熔断器防止雪崩效应-异步处理长链接解析请求4.缓存策略：-使用Redis集群缓存热点短链接-设置合理的过期时间-使用分布式锁处理缓存更新5.数据一致性方案：-使用消息队列保证生成和存储的顺序一致性-使用分布式事务（2PC或Saga模式）保证最终一致性-设置短链接版本号，处理冲突题目2（25分）：设计一个支持海量用户的实时推荐系统答案要点：1.系统整体架构：-数据采集层：用户行为采集服务-数据处理层：用户画像构建、特征工程服务-推荐引擎层：协同过滤、深度学习推荐模型-推送层：推荐结果推送服务-储存层：用户画像数据库、推荐结果缓存2.用户画像构建：-实时采集用户行为数据（浏览、点击、购买等）-使用Flink等流处理框架进行实时处理-构建用户兴趣模型、消费能力模型等3.推荐算法：-协同过滤：基于用户和物品的相似度计算-深度学习：使用NeuralCollaborativeFiltering等模型-实时更新：使用在线学习技术，实时更新模型参数-冷启动处理：新用户使用基于内容的推荐4.系统扩展方案：-水平扩展推荐引擎集群-使用微服务架构，按功能拆分服务-使用消息队列解耦各层5.容错机制：-推荐结果缓存，减少后端计算压力-推荐服务降级，保证核心功能-使用混沌工程测试系统稳定性题目3（20分）：设计一个分布式消息队列系统答案要点：1.系统整体架构：-消息生产者：业务系统-消息代理：消息队列服务（如Kafka、RabbitMQ）-消息消费者：业务系统-消息存储：分布式文件系统或数据库-监控系统：实时监控系统状态2.消息存储方案：-使用分布式文件系统（如HDFS）存储消息-设置消息TTL，自动清理过期消息-使用消息确认机制，保证消息不丢失3.消息顺序保证：-单生产者单消费者模式保证顺序-使用分区+消费者组保证分区内顺序-在业务端保证消息处理顺序4.消费者容错机制：-消息重试机制，处理消费失败场景-消费者组内负载均衡，避免单点过载-消息死信队列，处理无法处理的消息5.系统监控方案：-监控消息队列延迟、吞吐量-监控消息积压情况，及时预警-使用Prometheus+Grafana进行可视化监控题目4（20分）：设计一个高可用的分布式存储系统答案要点：1.系统整体架构：-数据分片：使用一致性哈希算法进行数据分片-数据复制：多副本存储，设置副本因子-数据访问：数据节点+代理节点架构-元数据管理：分布式元数据服务2.数据一致性方案：-使用Paxos/Raft算法保证元数据一致性-使用Quorum机制保证写一致性-使用最终一致性方案优化读性能3.数据快速恢复：-定期进行数据备份-使用多地域部署，异地容灾-快速故障切换机制4.多地域同步方案：-使用分布式文件系统进行数据同步-设置同步延迟阈值，保证一致性-使用数据压缩技术优化传输效率5.存储资源优化：-使用存储资源池化技术-根据访问频率进行分层存储-设置存储配额，防止资源滥用题目5（30分）：设计一个秒级计费系统答案要点：1.系统整体架构：-流量采集：使用流量采集服务-计费处理：实时计费服务-计费存储：计费数据库