#就地避難在家鍛鍊寫作能力

軟體工程師系統設計面試準備指南

當你有了幾年的工作經驗以後，在找工作時一定會遇到系統設計的面試，有鑒於大部分的面試心得都是針對演算法以及資料結構的程式面試 (包括我之前寫的美國軟體工程師求職心得)，對於系統設計的準備資源還真的不多，本篇要來剖析系統設計面試，介紹面試的流程、正確的心態以及準備的方向，讓大家再也不怕系統設計面試！

Medium 好讀版：https://medium.com/jktech/%E8%BB%9F%E9%AB%94%E5%B7%A5%E7%A8%8B%E5%B8%AB%E7%B3%BB%E7%B5%B1%E8%A8%AD%E8%A8%88%E6%BA%96%E5%82%99%E6%8C%87%E5%8D%97-acf6ab1f502f?source=friends_link&sk=ca40acf60b749cb1b32c17a868b0c1a3

#為什麼系統設計很重要？

在程式面試表現優異，可以讓你順利拿到 Offer；但是系統設計會決定你加入公司的職等！這也就是為什麼有些人有十年經驗只能拿到 Mid-Level (L4) 的 Offer，而有些人只有五年經驗卻可以拿到資深工程師以上 (L5+) 的 Offer。

另外，如果你是面試 Staff 或是 Principal 級別以上的話，除了系統設計以外，有些公司還會有 Technical Leadership 的面試，來判斷你是否有能力可以跟不同的部門合作、解決問題的不確定性、帶領資淺的人然後推動並且完成一個跨部門的大型技術專案。

簡單來說，系統設計用來判斷你是 L4 或是 L5+，Technical Leadership 面試用來判斷是 L5 或是 L6+。

#為什麼系統設計很難準備？

大多數應徵者在準備的時候會過度偏重於程式面試，原因也不難理解，程式問題的定義很清楚，有給定的輸入以及預期的輸出，就算你真的想不出來，LeetCode 上的討論區也有參考答案；這種有考古題可以參考的面試，對於台灣教育出來的人來說相對好準備，隨著你解的問題多了，你也會更有信心，不知不覺甚至還會刷上癮了呢！但系統設計卻非如此。

系統設計面試的問題描述通常很模糊 (這是刻意的)，沒有給定的輸入與輸出，比較沒有既定規則可以遵循，然後也沒有一個標準答案，針對不同系統你需要提出不同的解法然後分析優缺點，一樣的問題，面試官也會針對你過去經驗往不同的方向問，有些問題你工作上沒有碰過還真的回答不出來，這也就是為什麼很多人看到系統面試就怕了。

#到底要怎麼準備？

首先我們要先建立一個觀念：沒有任何一個人可以知道所有的技術細節

不管你的面試官有多少年經驗，不管他們再怎麼資深，在變化快速的軟體產業，沒有人可以知道所有事情，一定有你知道而他們沒聽過的事情！

請把系統設計當成分享你過去所學的面試，這個面試的目的在於展示你對於軟體架構能力的廣度跟深度，你必須可以給出大方向的架構，知道有哪些元件 (廣度)，同時針對你熟悉的領域深入探討更多細節 (深度)，並且提出幾個解決方案，分析優缺點，並且針對系統需求選擇合適的解法。

大方承認自己對某些領域的細節不熟，也是完全沒問題的，只要讓面試官了解你知道這個東西，如果要深入了解的話你知道有哪些方向要努力，這樣就夠了，因為在大型的軟體專案裡，一定是高度分工的，不會有人同時精通手機端、前端、後端、Infra 以及嵌入式或是硬體的。

講到這裡，相信你也知道如果真的要準備是準備不完的，這些知識是透過平常工作以及閱讀技術文章長期累積的成果，比較沒辦法臨時抱佛腳。

#具體來說會問什麼問題

舉例來說，一個系統設計的問題會像是這樣：如何設計 Facebook?

這類問題的描述通常會很大而且模糊，面試官不預期而且你也不可能在 45 分鐘內就設計出這些公司花了好幾年這麼多人力設計出來的產品，所以第一步要做的事情是確認需求：是要設計動態牆、Messenger、廣告系統還是推薦系統？流量跟資料量為多少？需要支援全球的使用者嗎？

確認完需求以後，會針對最重要的幾個使用場景設計你的 Data model 以及 API，接著畫出大的系統架構圖，大致上會包含客戶端 (手機版/桌面版)、Load Balancer (Reverse Proxy)、App Servers 以及資料庫，接著可以針對細節下去討論，這邊開始就很自由了。

如果你是專精在資料庫，可以討論要用什麼資料庫以及資料要怎麼存可以讓特定使用場景的讀取以及寫入效能比較好，要怎麼做資料庫的 Replication 跟 Sharding 來服務更多的使用者？

如果講到快取，哪些地方可以加快取呢 (瀏覽器前端, CDN, App Server, 資料庫)？具體來說寫入快取有哪些方式以及優缺點 (write-through, write-around, write-back)？什麼時候要失效？要讓哪些資料失效？

如果聊到微服務器架構跟 Service Mesh，不同的服務怎麼跟其他的服務溝通? control plane 要怎麼更新 data plane 的設定？如果 control plane 掛了怎麼辦？要怎麼做 service discovery? 哪一種 Load Balancing 策略比較好 (round robin, random, least connection, ring hash, or maglev)？有些服務掛了影響到整個系統怎麼辦？什麼時候需要 circuit breaker ？

如果你是手機開發者，怎麼實現離線瀏覽？手機要有資料庫嗎？要怎麼以及多常跟伺服器同步？API 要怎麼設計？如何實現 Infinite Loading？剛 Po 文以後要怎麼樣在自己手機上馬上看到？

這些問題真的列舉不完，總之看到這裡你會了解為什麼我說這個面試是沒有範圍而且也準備不完的，重點應該放在跟面試官的討論，展現你在技術方面的廣度跟深度，讓面試結束的時候能夠有一個你們兩個人都同意的設計！

#準備材料

系統設計的資源比較分散，以下是我篩選過後覺得有用的資料，按照素材的類型作分類，也歡迎大家留言補充！

#入門影片

針對完全沒有概念的新手，我建議可以先從哈佛的 CS75 Lecture 9 Scalability 開始，裡面講到的很多基礎觀念都相當重要，值得一再複習，這些概念先有了以後再閱讀其他的材料會比較有感覺：

如果你看完這篇文章後還想再多了解系統面試的形式，也可以看一個前 Facebook 工程師分享的影片：

Distributed Systems in One Lesson 也很推，裡面提到不少業界在使用的設計模式：

有一個需要付費的資源是 SystemsExpert，每個影片會講解一個系統設計重要的概念，我個人覺得內容有點淺所以沒有買，但是整理地還算不錯，如果你看完他們免費的影片有興趣還是可以參考一下。

#閱讀文章

影片是一個讓你很好理解大方向概念的方式，但是如果你要深入理解背後的原理還有怎麼運作的細節，還是得透過大量以及深度的閱讀來吸收呀！

system design primer 整理了很多系統設計的資源，資料量很夠， 個人的建議是先快速過一遍，不要細讀，先知道總共有哪些元件，大概是做什麼用的就好，接著針對有興趣的部分在深入研究，建立自己的知識庫。

Grokking the System Design Interview 也是很多人推薦的材料，主要是針對系統設計的問題提供範例解答，他們的答案可以當作一個參考，但面試的時候不要完全照著回答，還是得看跟面試官討論的結果來進行，但這個是需要付費的，有興趣可以用我的推薦碼註冊購買。

如果你不想花錢或是不確定 Grokking 的文章你喜不喜歡，有一個類似的網站 Crack the System Design Interview 整理得也還不錯。

#書籍

唸書是一個有系統性學習的方法，如果你只想選一本書來看，就選這本大家都推的系統設計聖經 — Designing Data-Intensive Applications，簡稱 DDIA，這本書適合的對象是想要長期準備系統設計或是分散式系統的人，裡面舉的例子都是實際上業界遇到的問題，不會有以前讀教科書那種工作又用不到的感覺；但也因為是書，花了一些篇幅在講解背景知識，包含以前的系統是怎麼設計的以及如何演進到現在，對短期要準備面試的人效率會有點低，所以不適合有時間壓力的人。

這本書我目前讀了一半，最大的收獲是它解釋了很多為什麼現代的系統要做這樣的設計，我們針對不同的系統要求可以有哪些解法，這些解法各有什麼優缺點，總之分散式系統就是我們解決了一個問題，但又會產生更多要考量的點，一切都是 trade-off。

但這本書也不是沒有缺點的，首先我覺得是本書的英文沒有很好讀，我常常一段看了好幾遍才知道他想表達的重點是什麼，而且，有些很重要的觀念常常藏在一段文字裡用一句話帶過，但是不太重要的觀念卻使用 Bullet Point 表達；另外這本書話常常講一半，一些觀念提到了一點卻說我們後面再聊，也因為這樣，我在考慮要不要幫大家整理每一個章節的重點，翻成中文分享給大家，有興趣的朋友麻煩拍手留言告訴我！

除此之外，Google 的 SRE Books 內容也很實在，但是每一個章節的內容是獨立的，建議大家選擇想研究的章節跳著看就好。

最後，Distributed systems for fun and profit 的內容也很好，以分散式系統的理論為主，比較沒那麼針對系統設計面試。

#還想閱讀更多嗎？

我知道光是上面的資源就已經讀不完了，但是行有餘力的話，平時也可以多看看各大公司的技術部落格或是訂閱技術週刊如 TechBridge (台灣) 、HackerNews 以及 InfoQ 等等。

此外，參考別人的經驗也是很好的方式，最近剛好幾個朋友剛找完工作，他們分享的矽谷找資深工程師工作心得分享以及2020 上半年軟工找工經驗分享也都很值得看！

最後，在工作上使用到的技術，除了會用以外，最好也要花時間去研讀技術文件，了解他們設計的考量以及支援的場景，大部分這類型針對開發者的文件寫得會比較深入，所以也是相當好的學習素材；我自己過去一年因為工作上需要整合 Envoy 到我們公司的 Traffic Infrastructure，從他們的文件中學到很多 Service Mesh 跟微服務器的重要概念，學習的深度都是其他資源無法提供的。

#總結

這篇文章我們整理了很豐富的系統設計資源，希望大家不要被這滿滿的資訊量嚇跑。

請記得，我們永遠有各種方法在短期內針對面試做準備，提升面試的表現，但這都只是一時的，沒辦法讓你一夕之間就成為專家；如果想要追求長期的持續成長，那麼沒有捷徑 — 就是養成每天學習以及閱讀的習慣，一開始真的很難看到效果，但是當你持續一週、一個月甚至是一年以後，你會明顯感受到自己的成長，這些投入的時間都是騙不了人的。

如果這篇文章對你有幫助，請拍手留言加訂閱，並且分享給更多有需要的人知道！

最有效得到面試的方式- 內部推薦: 尋找內推資源 & 歹晚郎互助網絡

部落格讀者時常問我找工作的問題， 軟體工程師的精神就是如果你需要重複做同樣的事情第二次以上，你應該就要想辦法自動化重複的步驟。

於是我在 2015 年下半年寫了找工作系列文章:
1. 程式語言- 到底學哪個好？我想進Google，我沒學OOO，他們會接受我XXX語言背景嘛？
2. 簡介美國軟體工程師面試流程
3. 等待機緣- 我要如何被人資或獵人頭發現? 我要如何脫穎而出? LinkedIn重要嘛？
4. 主動出擊- 我要找工作了，現在美國都用什麼找工作？哪個網站平台能讓我有較多面試機會？
5. 軟體工程師面試準備- 面試要練習什麼？ 找工作和練習的時間要如何平衡拿捏？
6. 被錄取了- 我該注意什麼，我可以談判要求多一點薪水、股票或假期嘛？
7. 矽谷找工作之常見問題 FAQ

去年因為一些朋友詢問從台灣或是亞洲到美國工作有什麼方法，我寫了總結分享於: 如何到美國科技公司工作？

而今年一月，有鑑於我的前公司 Tesla 裁員，我的體悟寫下了: 選擇比努力重要

在這一系列的文章中，我一直強調，找工作最好的方式就是找在目標公司的朋友，並且請他們幫你內推。 目前各大科技公司，一年如果沒有收到幾千萬封履歷申請、至少也有幾百萬封， 如何在眾多申請人中脫穎而出， 其中最重要的關鍵， 就是讓 “真人” 檢視你的履歷。 如果你是在公司網站申請，很多時候公司是用自動化系統來做第一步篩選。 就算你的經歷超棒，如果你的履歷沒有剛好寫到職缺期望的技能或經驗， 可能你就會被刷掉了 ！

而請朋友內部推薦， 許多公司都會有專人來審核內部員工推薦的候選人，真人閱讀你的經驗，可能會注意到你的經驗亮點，大大增加你的面試機會！

如果你沒有認識的朋友在你想要投的公司怎麼辦呢？ 一般來說你有幾個方法:
1. 從 LinkedIn 上找公司頁面，並且從員工的部分看你有沒有第二層的連結，許多時候你可以藉由共同的朋友，請他們幫你引薦。

2. 參加當地的 Meetup 活動，舉例來說你想要投 Netflix 的工作， 那像在 Netflix 舉辦的 Talk 介紹 Black Mirror: Bandersnatch 的活動就是你很好機會認識內部員工，如果你可以在活動上讓內部員工對你的能力刮目相看， 事後交流請他/她幫忙內推也是很自然的。

3. 在像是 Ptt Oversea_job 板，一畝三分地論壇或是 Blind (美國匿名工作社交網絡)上找尋在目標公司工作的網友， 並且請求對方幫忙你內推。

以上各種方式，都會需要你做出努力，想辦法呈現出你是一個能力很好，並且是個讓人願意幫忙你的候選人。

上週和阿雅的訪談中，我提到我想要做一個幫忙台灣人的網絡（目前名字取為 歹晚郎互助網絡， Phil Karlton 說過 There are only two hard things in Computer Science: cache invalidation and naming things. 命名是電腦科學中的最大兩個難題之一，想了許久這是我目前覺得不錯的名字）， 2015 年我剛來矽谷的時候沒有認識太多人， 但我也有得到一些朋友或是朋友的朋友內推幫忙。 4 年多後， 我算是多認識各大科技公司的朋友， 如果真的要找下一份工作， 得到的幫忙應該是比 4 年前多很多。 我知道目前 entry level 的就業市場沒有像幾年前那麼好，大家有時候就只是需要一個敲門磚。 於是我找了一些台灣朋友，詢問他們願不願意幫忙需要幫忙的台灣人，目前也得到許多朋友的善意回應，大家也都願意在能力所及讓更多台灣人可以在面試的時候多一點點機會。 藉由這個網絡，你可以節省上述 1、2、3 方法尋找願意幫你忙員工的許多時間。


你可能會問： 等等， 大家是為了要賺內推獎金才幫忙的嗎？
矽谷許多公司會在員工內推的候選人正式上班後幾個月後給員工內推獎金，但我必須要說，我邀請的朋友大家出發點都是像 Pay It Forward 讓愛傳出去的電影中的熱心幫忙。 像是 Netflix、Expedia 沒有內推獎金，但朋友們還是願意花時間幫忙台灣人。 而現在科技公司的內推系統都會詢問的很詳細，要知道你和內推人的關係、以及你可以知道候選人多少專業技能。 一些公司如果不是很熟的朋友或前同事的關係也拿不到獎金。

我進到 Facebook 以來幫忙內推了大概 40 幾位朋友，每一位朋友我大概要花 15 ～ 30 分鐘來溝通、寫內推系統詢問的各式問題及推薦信，我還需要在面試後幫忙追 HR 詢問進度。 很多時候要整個面試流程要再多花 15 ～30 分鐘，所以保守估計我已經花了 25 小時以上來幫忙內推。 而目前我還沒有成功讓任何朋友因為我的內推被雇用，所以投資報酬率是 0。另外一位資深台灣同事，他在公司 8 年多，內推了許多朋友，目前也只有成功內推成功一位朋友。 我之前看到一篇文章 （現在寫的時候找不到，找到了再 update）， 提到現在公司內推的成功率很低，同時獎金要在候選人被雇用後幾個月後，在內推人及被推人同時都還在公司的情況下才會發出，大部分人都拿不到內推獎金。 許多幫忙的朋友和我一樣都有家庭、有小孩，平常都沒什麼時間。我訂閱了 Netflix，但是每天都因為工作、照顧小孩很忙，睡眠不足，好幾個月沒有打開看了。 以我來說做內推真的不是期望那個獎金，可以拿到的話當然很好，但畢竟花的時間精力是遠遠不划算的，我只是希望台灣人有多一些機會可以進到至少第一輪面試關被考慮。

所以你說的歹晚郎互助網絡一定會幫助我內推嗎？
嗯...並不是， 我想這是需要先申明清楚的！ 就像是你去參加各種 Networking 活動，或是在 LinkedIn 上找人介紹，你必須要讓對方了解你的經驗、技能、並且願意幫助你。 這個台灣人網絡你也是需要付出一些努力，有禮貌，提供詳實的自我經驗總結介紹，及提供需要內推的各種資料，幫忙的朋友看了你提供的資料後會依情況決定是否要花時間內推， 有時候他們看到你的履歷經驗不足、或是你沒有提供他們已經註明所需的資料、或是他們同個職缺已經內推了很多人， 為了維持內推的品質，所以拒絕你的請求。 大家也不想因為內推人內推太多不適任候選人而被 HR 列為黑名單，之後內推的台灣朋友都直接不被考慮吧。

那請問各公司願意讓大家這樣內推嗎？
基本上是沒問題的， 如果第一個問題提到，公司現在內推系統都很詳細，所以會問得很清楚， 前同事了解的程度和幫忙朋友的程度內推的效果有差，但是還是比直接從網路上海投有效果。 加上上一題提到，大家也是會評估，看你的經歷及你提供的各種資料來決定是否內推，所以不是來者不拒的盲目內推。

目前歹晚郎互助網絡有什麼公司的朋友呢？
目前有 Facebook, Apple, Amazon, Netflix, Google, LinkedIn, Dropbox, Nvidia, Workday, Airbnb, Uber, Pinterest, Expedia, DoorDash, GoFundMe, Cloudera, Affirm, Intuit, Spotify, SAP, Quora (持續增加中)。

請問我需要準備什麼呢？
請看以下的表格來看需要準備的資料給你想要投的公司
(表格請看部落格連結， FB 的 post 無法顯示表格）

為了幫助大家，我連模板都幫你寫好了， 請依照以下的格式準備你的資料及聯繫你想要投的公司的歹晚郎互助網絡。 如果英文履歷有問題的話，請參考之前的文章 英文履歷怎麼寫？ 美國科技公司注重什麼？文末還有阿雅和我的履歷讓你們參考，是不是超級容易的！

Email 範例模板：
To：接受內推的 email
標題：請加上 "[歹晚郎 Referral]" + Your Name + Position Title You'd Like to Apply
Email 內容:
中文自我介紹，讓內推人了解你的背景經驗。

英文名
LinkedIn
有多少年的相關工作經驗
想要內推的職缺全名及連結（請勿超過公司一次願意接受內推職缺數量）
履歷 pdf
你的個人經驗總結，以第三人稱來寫，方便內推人參考

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範例自介舉例（用 2 年多前的我角度來寫）
To：[email protected] (舉例 email)
Subject：[歹晚郎 Referral] Brian Hsu + Front End Engineer
Email 內容:

Hi 大大你好,
我是 Brian, 我想要請你幫我內推這 3 個 Facebook 軟體工程師的職位。 我目前有大約 4 年左右的軟體開發經驗， 曾在新創公司及 SolarCity/Tesla 工作過。 最熟悉的程式語言是 Javascript， 對於使用 React 來開發 Web App 有這極大的熱情，想要申請 Facebook 是因為 Facebook 在前端領域的各種開源方案很厲害， 而且我也是 Facebook 各種產品的愛用者，對於公司的文化 “Make the World More Open And Connected” 有著極大的認同。 以下是我的英文資料，請你參考幫忙，或是提供我一點建議。 不論是否幫忙我內推， 都十分謝謝你花時間看完這封信！

英文名: Brian Hsu
LinkedIn: https://www.linkedin.com/in/brianpchsu/
有多少年的相關工作經驗： 4 年
工作職缺名及職缺連結:
Front End Engineer Menlo Park, CA 連結1
Front End Engineer Menlo Park, CA 連結2
Front End Engineer Seattle, WA 連結3

履歷 pdf (上傳到附件）
第三人稱英文介紹（差不多等同精簡版的 cover letter)
Brian is a software engineer focusing on front-end. He has great front-end developing experiences in his past few jobs. In SolarCity, he built the web app to control solar electricity flow in grid systems. He improved the web app’s performance by 60% (initial loading) and made the app more reliable with 100% code coverage for new modules.

He’s really passionate about web development, and is an Open Source contributor (to React and Angular projects). He is super excited about our Facebook products and would love to have the opportunity to work with the teams to make the Facebook Web App better.
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如果你有興趣想要加入歹晚郎互助網絡來幫忙內推，歡迎和我聯繫。 如果你想要找內推網絡中的朋友幫你內推，記得有禮貌，準備好表格中各公司所需要的各種資料，並且寫好 Email 範例模板中的所有所需內容來請求幫忙。

這份互助網絡是 2015 年剛來矽谷的我找工作時夢寐以求的人脈網絡，我知道有些朋友不在矽谷，沒有資源，現在你有了許多知名科技公司的網絡，剩下的就是靠你自己努力準備你的資料及面試了！真的十分感謝這次一起願意共襄盛舉的朋友付出寶貴的時間幫忙！

2019 年，希望大家想要換工作的，都能找到理想的工作。

https://brianhsublog.blogspot.com/2019/03/internalReferralAndTaiwanNetwork.html