系统设计面试问题中最常见的一种类型是设计现有的流行系统。例如，在过去，我们讨论了如何设计Twitter，设计Facebook聊天功能等等。
部分原因是该问题通常足够笼统，因此有很多领域需要讨论。此外，如果候选人通常好奇，他们更有可能探索现有产品的设计方式。
因此，本周，我们将讨论如何设计Youtube。这是一个广泛的问题，因为建造Youtube就像从头开始建造摩天大楼，并且有太多事情要考虑。因此，我们将从采访者的角度介绍大多数“主要”组件，包括数据库模型，视频/图像存储，可伸缩性，推荐，安全性等。
总览
面对这个问题，大多数人的想法变得茫然，因为这个问题太广泛了，他们不知道从哪里开始。只是存储本身并不简单，因为向数十亿用户无缝提供视频/图像非常复杂。
正如在进行系统设计面试之前需要了解的8件事中所建议的那样，最好先深入了解设计，然后再深入研究所有细节。尤其是对于此类问题要考虑的事情太多，而您将永远无法澄清所有问题时，尤其如此。
基本上，我们可以将系统简化为几个主要组件，如下所示：
- 存储。您如何设计数据库架构？使用什么数据库？视频和图像可以作为一个子主题，因为它们非常特殊。
- 可扩展性。当您获得数百万甚至数十亿用户时，如何扩展存储和整个系统？这可能是一个非常复杂的问题，但我们至少可以讨论一些高级想法。
- 网络服务器。最常见的结构是前端（移动端和Web端）与Web服务器通信，后者处理诸如用户身份验证，会话，获取和更新用户数据等逻辑。然后服务器连接到多个后端，例如视频存储，推荐服务器等。
- 缓存是另一个重要组成部分。我们之前曾讨论过有关缓存的详细信息，但此处仍然存在一些差异，例如，我们需要多层缓存，例如Web服务器，视频服务等。
- 还有几个其他重要的组件，例如推荐系统，安全系统等。如您所见，只有一个功能可以用作独立的采访问题。
存储和数据模型
如果您使用的是MySQL之类的关系数据库，则设计数据模式可能很简单。实际上，Youtube从一开始就确实使用MySQL作为其主要数据库，并且运行良好。
首先，我们需要定义用户模型，该模型可以存储在单个表中，包括电子邮件，姓名，注册数据，个人资料信息等。另一种常见的方法是将用户数据保存在两个表中-一个用于存储与身份验证相关的信息（例如电子邮件，密码，名称，注册日期等），另一个用于存储其他配置文件信息（例如地址，年龄等）。
第二个主要模型是视频。视频包含许多信息，包括元数据（标题，描述，大小等），视频文件，评论，观看次数，次数等。显然，基本视频信息应保存在单独的表中，以便我们首先可以有一个视频表。
author-video关系将是另一个将用户ID映射到视频ID的表。用户喜欢的视频也可以是一个单独的表。这里的想法是数据库规范化 –组织列和表以减少数据冗余并提高数据完整性。
视频和图像存储
建议将大型静态文件（例如视频和图像）分开存储，因为它具有更好的性能并且更易于组织和扩展。与投放的视频相比，Youtube具有更多的图像。想象一下，每个视频在不同的屏幕上都有不同大小的缩略图，结果图像比视频多4倍。因此，我们永远不应忽略图像存储。
最常见的方法之一是使用CDN（内容交付网络）。简而言之，CDN是部署在多个数据中心的代理服务器的全球分布网络。CDN的目标是以高可用性和高性能向最终用户提供内容。这是一种第三方网络，如今许多公司都在CDN上存储静态文件。
使用CDN的最大好处是CDN可以在多个位置复制内容，从而可以更好地使内容更靠近用户，跳数更少，并且内容可以在更友好的网络上运行。此外，CND还解决可伸缩性等问题，您只需要为服务付费。
热门VS长尾视频
如果您认为CDN是最终的解决方案，那么您完全错了。鉴于Youtube拥有今天的视频数量（819,417,600小时的视频），将所有视频都托管在CDN上将是非常昂贵的，尤其是大多数视频都是长尾的，每天只有1-20次观看。
但是，有关Internet的最有趣的事情之一通常是，那些长尾的内容吸引了大多数用户。原因很简单–随处可见那些受欢迎的内容，只有长尾的东西才使该产品与众不同。
回到存储问题。一种简单的方法是将热门视频托管在CDN中，将不受欢迎的视频按位置存储在我们自己的服务器中。这有两个优点：
- CND擅长在不同地点的大量观众观看热门视频。它可以在多个位置复制内容，以便更有可能通过紧密友好的网络提供视频。
- 长尾视频通常由特定人群使用，如果您可以提前预测，则可以有效地存储这些内容。
摘要
对于“如何设计Youtube”这个问题，我们想讨论的话题太多了。在我们的下一篇文章中，我们将详细讨论可伸缩性，缓存，服务器，安全性等。