面试题目分析
Interview Problem Analysis
    │
    ├─ 是否涉及"消息"、"聊天"、"通知"、"通信"？
    │   Does it involve "messaging", "chat", "notification", "communication"?
    │   │
    │   ├─ YES → Messaging/Communication 系统
    │   │   └─ 继续判断具体类型...
    │   │
    │   └─ NO → 可能是其他类型
    │
    ├─ 通信方向？
    │   Communication Direction?
    │   │
    │   ├─ 双向通信（聊天）→ WebSocket/长连接
    │   │   Bidirectional (chat) → WebSocket/long connection
    │   ├─ 单向推送（通知）→ Push Notification/SSE
    │   │   Unidirectional (notification) → Push Notification/SSE
    │   └─ 异步消息（服务间）→ Message Queue
    │       Async (service-to-service) → Message Queue
    │
    ├─ 实时性要求？
    │   Real-time Requirements?
    │   │
    │   ├─ 实时（< 1秒）→ WebSocket/长连接
    │   │   Real-time (< 1 second) → WebSocket/long connection
    │   ├─ 近实时（< 5秒）→ 轮询/短轮询
    │   │   Near real-time (< 5 seconds) → Polling/short polling
    │   └─ 延迟可接受（> 5秒）→ 消息队列
    │       Acceptable delay (> 5 seconds) → Message queue
    │
    └─ 消息类型？
        Message Type?
        │
        ├─ 文本消息 → 简单存储
        ├─ 媒体消息 → 需要文件存储
        └─ 大文件 → 需要分块传输

输入：消息发送请求
Input: Message Send Requests
- Text messages
- Media messages
- Notifications
- Events

输出：消息接收和通知
Output: Message Delivery & Notifications
- 实时消息推送
  Real-time message push
- 离线消息存储
  Offline message storage
- 推送通知
  Push notifications

关键挑战：
Key Challenges:
- 实时性（低延迟传递）
  Real-time (low latency delivery)
- 可靠性（消息不丢失）
  Reliability (no message loss)
- 顺序性（消息顺序）
  Ordering (message ordering)
- 扩展性（百万级并发）
  Scalability (millions of concurrent users)

Client
    ↓
WebSocket Connection
    ↓
Chat Service
    ├─→ Message Queue (Kafka/RabbitMQ)
    ├─→ Message Storage (Database)
    └─→ Presence Service (Online/Offline)
    ↓
Notification Service
    └─→ Push Notifications (APNs/FCM)

Event Source
    ↓
Notification Service
    ├─→ Notification Queue
    ├─→ User Preferences DB
    └─→ Delivery Service
        ├─→ Push Service (APNs/FCM)
        ├─→ Email Service (SMTP)
        └─→ SMS Service (Twilio)

优点：
Advantages:
- 双向实时通信
  Bidirectional real-time communication
- 低延迟
  Low latency
- 减少网络开销
  Reduces network overhead

缺点：
Disadvantages:
- 连接管理复杂
  Complex connection management
- 需要处理连接断开
  Need to handle disconnections
- 服务器资源消耗
  Server resource consumption

适用场景：
Use Cases:
- 实时聊天
  Real-time chat
- 实时协作
  Real-time collaboration
- 实时游戏
  Real-time gaming

优点：
Advantages:
- 实现简单
  Simple implementation
- 自动重连
  Automatic reconnection
- HTTP 协议
  HTTP protocol

缺点：
Disadvantages:
- 只能服务器到客户端
  Only server-to-client
- 浏览器支持有限
  Limited browser support

适用场景：
Use Cases:
- 实时通知
  Real-time notifications
- 实时数据流
  Real-time data streams

优点：
Advantages:
- 兼容性好
  Good compatibility
- 实现简单
  Simple implementation

缺点：
Disadvantages:
- 延迟较高
  Higher latency
- 服务器资源消耗大
  High server resource consumption

适用场景：
Use Cases:
- 降级方案
  Fallback solution
- 不支持 WebSocket 的场景
  Scenarios without WebSocket support

存储选择：
Storage Options:
- Redis: 快速访问
- In-memory cache: 单机场景

策略：
Strategy:
- 只存储最近 N 条消息
  Store only recent N messages
- TTL 过期
  TTL expiration
- 用户上线时从数据库加载
  Load from database when user comes online

存储选择：
Storage Options:
- Database (PostgreSQL/MySQL): 持久化
- Message Queue: 临时存储

策略：
Strategy:
- 用户离线时存储到数据库
  Store in database when user is offline
- 用户上线时推送离线消息
  Push offline messages when user comes online
- 定期清理旧消息
  Periodically clean old messages

存储选择：
Storage Options:
- Database: 近期历史
- Object Storage (S3): 长期归档

策略：
Strategy:
- 最近 30 天：数据库
  Last 30 days: Database
- 30 天以上：S3 归档
  Older than 30 days: S3 archive
- 按需加载
  Load on demand

挑战：
Challenge:
- 多服务器并发发送
  Multiple servers sending concurrently
- 网络延迟不同
  Different network delays

解决方案：
Solutions:
1. 使用序列号（Sequence Number）
   Use sequence numbers
2. 单线程处理（按用户分片）
   Single-threaded processing (shard by user)
3. 向量时钟（Vector Clocks）
   Vector clocks

挑战：
Challenge:
- 跨用户消息顺序
  Cross-user message ordering
- 分布式系统一致性
  Distributed system consistency

解决方案：
Solutions:
1. 全局序列号生成器（Snowflake ID）
   Global sequence number generator
2. 消息队列保证顺序（Kafka partition）
   Message queue guarantees order
3. 时间戳 + 逻辑时钟
   Timestamp + logical clock

实现方式：
Implementation:
- 消息确认机制（ACK）
  Message acknowledgment (ACK)
- 超时重试
  Timeout retry

优点：
Advantages:
- 保证消息不丢失
  Guarantees no message loss

缺点：
Disadvantages:
- 可能重复
  May duplicate

实现方式：
Implementation:
- 幂等性检查（Idempotency）
  Idempotency check
- 去重机制
  Deduplication mechanism

优点：
Advantages:
- 不丢失、不重复
  No loss, no duplication

缺点：
Disadvantages:
- 实现复杂
  Complex implementation
- 性能开销
  Performance overhead

消息量：
Message Volume:
- Messages/user/day
- Total messages/day
- 峰值消息频率
  Peak message frequency

存储需求：
Storage Requirements:
- 平均消息大小
  Average message size
- 消息保留时间
  Message retention period
- 总存储量
  Total storage

连接数：
Connections:
- 并发在线用户
  Concurrent online users
- WebSocket 连接数
  WebSocket connections

Users = 2B
Messages/user/day = 40
Total messages = 2B * 40 = 80B/day

Peak messages = 80B / 86400 * 10 = 9.26M/second

Storage (5 years):
80B/day * 365 * 5 = 146T messages
146T * 100 bytes = 14.6 PB

1. Message Service
   - 接收消息
     Receive messages
   - 存储到数据库
     Store in database
   - 推送给接收者
     Push to receiver

2. WebSocket Service
   - 维护连接
     Maintain connections
   - 推送消息
     Push messages

3. Database
   - 存储消息
     Store messages

1. 识别题目类型
   Identify problem type
   "这是一个消息/通信系统设计问题"
   "This is a messaging/communication system design problem"

2. 明确核心需求
   Clarify core requirements
   "需要支持 [实时聊天/通知推送]"
   "Need to support [real-time chat/notification push]"

3. 询问关键参数
   Ask key parameters
   - 消息类型和大小
     Message type and size
   - 实时性要求
     Real-time requirements
   - 可靠性要求
     Reliability requirements

"这是一个消息/通信系统设计问题。
"This is a messaging/communication system design problem.

核心需求是：
Core requirements:
1. 支持 [实时聊天/通知推送]
   Support [real-time chat/notification push]
2. 消息 [实时/近实时] 传递
   [Real-time/Near real-time] message delivery
3. 保证消息可靠性
   Guarantee message reliability
4. 支持 [一对一/群聊/广播]
   Support [1-on-1/group chat/broadcast]

让我先澄清几个关键问题：
Let me clarify a few key questions:
- 消息类型是什么？（文本/媒体）
  What's the message type? (text/media)
- 实时性要求是多少？（< 1秒？）
  What's the real-time requirement? (< 1 second?)
- 是否需要消息顺序保证？
  Do we need message ordering guarantee?"