掌握系统设计：你必须了解的25个核心概念

系统设计可能让人觉得非常困难——直到你坐下来掌握了实际应用中的一些关键概念。这25个基础理念构成了大部分（约80%）系统设计面试中常见的那20%的知识点。一旦你理解了这些理念，一切就会变得清晰起来。

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1. 客户端-服务器架构

每个 web 应用的基石。你的手机、浏览器或者应用通过服务器来请求和获取数据。

2. IP地址和DNS

客户端如何找到服务器。DNS（域名系统）将更易为人记住的域名转换成供机器使用的IP地址。

3. 代理和反向代理.

用于身份隐藏、负载均衡和分配、智能请求分配，以优化安全和性能。

4. 延迟时间：

数据传输延迟影响了应用的速度。特别是对于服务分布在不同地理位置的用户的应用，延迟尤为关键。

5. HTTP 与 HTTPS 的区别

HTTPS 通过 TLS/SSL 加密来增强安全性。

6. API 和 REST

APIs促进了客户端和服务器之间的交流。REST（表述性状态转移）是使用最广泛的API架构。

7. 并发。

支持多个任务同时进行，提高系统效率并增强响应速度。

8. SQL 与 NoSQL

SQL数据库提供结构化和一致的数据存储（非常适合金融类应用）。NoSQL数据库提供灵活性和可扩展性（更适合大数据处理和实时应用）。

9. 垂直扩容

给一台机器增加更多的资源（如CPU和RAM）来提升性能。

10. 水平扩展

添加多台机器来分散负载，提高可靠性和扩展性。

11. 负载均衡

将传入的请求导向合适的服务器，防止负载过高并确保运行顺畅无阻。

12. 索引编制

通过启用类似书中的索引功能的快速查找功能，优化数据库查询速度。

13. 复制

创建数据库的只读副本以便更高效地处理增加的流量。

14. 分库分表

根据特定键（如用户ID）将数据分配到多个服务器，提升性能和扩展性。

15. 垂直拆分

按列拆分数据库表以减少不必要的数据扫描量并提高效率和优化性能。

16. 缓存技术

将频繁访问的数据存储在内存中，减少对数据库的查询，加快响应速度。

17. 反规范化

合并数据库表以减少昂贵的JOIN操作，提高读取速度。

18. CAP 定理:

一个分布式系统只能确保这三个特性中的两个，即一致性、可用性或分区容忍性。

19. 对象存储（如 S3）。

设计用于存储大型无结构文件，如图片、视频和备份数据等。

20. CDN（即内容分发网络）

将缓存的内容分发到世界各地的服务器上，减少延迟，加快全球内容分发。

21. WebSocket

支持实时双向交流——这在聊天应用、股市行情和网络游戏中非常关键。

22. 网钩 (Webhooks)

这通常用于例如支付确认之类的事件驱动互动，使服务之间能够即时更新。

23. 微服务架构

将大型应用程序拆分为更小且独立的服务，从而使系统更易于扩展和维护。

24. 消息队列系统

促进服务间的异步通信，提高系统的可扩展性和容错能力。

25. 限速及 API 网关

通过控制请求频率和有效地管理API的流量，防止滥用行为。

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最后的感想

系统设计确实很有挑战性，但当你了解了这25个核心概念后，一切都会变得清晰明了。精通这些概念不仅有助于你面试，还能帮助你在实际工作中构建出可扩展、高效且稳定的系统。从今天开始学习，让你的系统设计能力成为第二天性！