DevOps 面试题大全（十·上）：系统架构设计 25 题详解

前言

系统架构设计是 DevOps 工程师的高级技能，需要理解分布式系统、高可用、可扩展性等核心概念。本文整理 50 道架构面试题。

一、基础概念题（1-15 题）

1. 什么是系统架构？

系统的组织结构，包括组件、关系、原则和指导方针，决定系统如何工作。

2. CAP 定理

• Consistency - 一致性
• Availability - 可用性
• Partition Tolerance - 分区容错性
• 三者最多取其二

3. BASE 理论

• Basically Available - 基本可用
• Soft state - 软状态
• Eventually consistent - 最终一致性

4. 负载均衡算法

• Round Robin - 轮询
• Least Connections - 最少连接
• IP Hash - IP 哈希
• Weighted - 加权
• 一致性哈希

5. 缓存策略

• Cache-Aside - 旁路缓存
• Read-Through - 读取穿透
• Write-Through - 写入穿透
• Write-Behind - 异步写入

6. 数据库复制模式

• 主从复制（Master-Slave）
• 主主复制（Master-Master）
• 半同步复制
• 多主复制

7. 分片策略

• 水平分片（按行）
• 垂直分片（按列）
• 范围分片
• 哈希分片
• 地理分片

8. 消息队列作用

• 异步处理
• 解耦服务
• 流量削峰
• 顺序保证

9. 常见消息队列

• Kafka - 高吞吐日志
• RabbitMQ - 企业级消息
• Redis Streams - 轻量级
• Pulsar - 云原生
• SQS - AWS 托管

10. 微服务架构特点

• 服务拆分
• 独立部署
• 技术多样性
• 去中心化治理
• 容错隔离

11-15. 更多基础题

二、进阶实战题（16-25 题）

16. 高可用架构设计

• 多可用区部署
• 自动故障转移
• 健康检查
• 冗余设计
• 备份恢复

17. 可扩展性策略

• 水平扩展（加机器）
• 垂直扩展（加资源）
• 读写分离
• 缓存层
• CDN 加速

18. 数据库选型原则

• 关系型：MySQL/PostgreSQL（事务）
• 文档型：MongoDB（灵活 schema）
• 键值型：Redis（缓存）
• 列族：Cassandra（写多）
• 图数据库：Neo4j（关系）

19. 缓存架构

# 多层缓存
Client → CDN → LB → App → Redis → DB

# 缓存穿透解决
- 布隆过滤器
- 缓存空值

# 缓存雪崩解决
- 随机过期时间
- 高可用集群

# 缓存击穿解决
- 互斥锁
- 永不过期

20. 分布式 ID 生成

• UUID - 简单但无序
• 数据库自增 - 性能瓶颈
• Redis INCR - 高性能
• Snowflake - 分布式唯一
• Leaf - 美团方案

21. 限流算法

• 固定窗口
• 滑动窗口
• 令牌桶
• 漏桶
• 自适应限流

22. 熔断降级

• Hystrix - Netflix
• Resilience4j - 轻量级
• Sentinel - 阿里
• 状态：关闭/打开/半开

23. 分布式事务方案

• 2PC - 两阶段提交
• 3PC - 三阶段提交
• TCC - Try/Confirm/Cancel
• Saga - 长事务
• 本地消息表
• 最大努力通知

24. 数据一致性级别

• 强一致性
• 弱一致性
• 最终一致性
• 因果一致性
• 会话一致性

25. 监控架构设计

• 指标收集（Prometheus）
• 日志聚合（ELK）
• 链路追踪（Jaeger）
• 告警通知（Alertmanager）
• 可视化（Grafana）

下篇预告：26-50 题，涵盖云架构、故障排查、最佳实践等

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