在做 System Design 時，可以有幾個階段來協助思考，分別是：

• 釐清探索需求 Requirement，而對於產品有所謂的 :
  • Functional 功能需求 : 是從使用者的角度來看，可以用「User要能夠…」做為開頭句來思考產品本身要達到的功能
  • Non-Functional 非功能需求 : 從系統的角度來看，可以用「系統要能夠…」做為開頭句來思考，可以把這類需求理解成「品質」要求，例如 : 可擴展性、可靠性、高 Performance 低 latency、可承受高 QPS 等等
• 架構 High-Level Architecture Design : 給初步的系統架構，依照資料流把會用到的相關元件題出，思考每一個部件優缺點，並概略把流程串起來
• Detail Deep dive : 更深入的說明要用的工具、算法、資料結構、框架，流程上資料怎麼進入、儲存、處理、輸出格式等等

雖然 System Design 範圍很大，但其實也是有不少模板和套路可以練習。可以多看看各式各樣系統的 high-level 設計，順便把其中自己不熟悉的知識補上。

系統設計從職能分工上也會分成：

• 前端系統設計
• 後端系統設計

兩者會有重疊的部分，但又有其專門的地方。例如有一些前端才會要特別側重的點 : UI呈現、使用體驗、無障礙化 (a11y)、國際化 (i18n)等等，還可以參考 The Elements of UI Engineering 一文。以上這些主題對前端工程師重要，但一般通用系統設計就不會問到這類問題。

系統設計模板類型

系統設計常見的型態，整理之後大概可以分成以下類型，下面的分類是以「產品型態」或「功能 module 」做基本切分。另外在一個 App 中，功能是可以有以下的許多個 module 綜合的，且因為許多 module 是完全不同的性質的，故「Non-Functional Requirement」的側重點也會很不一樣。

內容互動

使用者生成內容、社群關係連結、即時互動，這一類包含：

• 社群網站平台：登入、發文、追蹤他人
• 長短影音平台：上傳影音、觀看影音

  影片相關的話，可以去了解 ffmpeg 之類的 video 編解碼相關軟體

這種類型最常見的問題是：「可能會在極短時間湧入極大量的流量」所以在討論社群媒體系統時，可以專注討論如何處理尖峰時段的吞吐量問題。

即時互動

• Google doc: 實時同步與衝突解決

  可去了解 OT (Operational Transformation) 和 CRDT(Conflict-free Replicated Data Type)

• 聊天室: 即時雙向溝通
• 直播平台: 實時影音傳輸

這種類型概念上是「即時資料雙向傳輸」應用場景，這時候就會 WebSocket 這種傳輸協定 protocol。最好可以有實作或應用 polling、long-polling、WebSocket 的經驗

搜尋、發現，地理地圖位置相關

讓使用者快速找到「附近的、適合的、現在可用的」目標，這一類的本質通常是搜尋、排序、即時狀態更新 :

• 叫車服務
• 訂房服務
• 搜尋系統

共通重點有 Search index ; Geo index 範圍查詢 ; Ranking 依距離、價格、可用性、相關性排序

交易、訂單與金流

核心問題如: 錢、庫存、訂單、在分散式的狀況下，如何確保不同節點之間能維持一致性 (consistency)，這類型的設計，狀態一致性是非常要注重的：

• 支付系統
• 訂單系統
• 庫存管理系統

這類型要優先思考：重複扣款怎麼防、狀態機怎麼設計、失敗怎麼補償、哪裡一定要強一致(Strong consistency) 等等。

即時事件與非同步

大量事件怎麼可靠地處理、推送、重試、排程，這一類包含：

• 任務調度系統
• 通知系統

本質上是：事件進來 -> 非同步處理 -> 狀態更新 / 外部通知，所以有 Queue / stream 、 Scheduler、Retry / DLQ、Notification delivery、Event-driven 等等知識點

目前眾多系統設計架構中，比較公認入門系統設計範例，大概就是社群平台系統設計，之後會先以此為基礎來討論 :

參考資料

• 系統設計基礎教學 - 導覽

• 九分鐘略懂系統設計面試

• 系統設計入門