Facebook 系统设计题目涉及到多个领域，包括网络爬虫、新闻推送、即时通讯、搜索、存储、分布式系统、网络传输优化等。以下是针对这些题目展开的详细知识点介绍：
1. **Web Crawler**：网络爬虫是自动抓取互联网信息的程序。设计一个Web crawler要考虑以下几点：
- **URL管理**：使用URL队列来跟踪已抓取和待抓取的页面。
- **深度优先与广度优先**：选择合适的爬取策略。
- **防止重复**：使用哈希表或数据库记录已抓取的URL，避免重复抓取。
- **网页解析**：使用HTML解析库（如BeautifulSoup）提取内容。
- **链接提取**：从网页中找出新的链接添加到队列。
- **并发控制**：限制并发请求以避免对目标网站造成压力。
- **带宽管理**：根据网络条件调整下载速度。
- **反爬机制**：处理robots.txt，识别验证码，模拟浏览器行为。
2. **Wiki Crawler**：与Web crawler类似，但需考虑维基百科的特殊结构，如分类、导航和内部链接。
3. **News Feed**：设计Facebook的新闻推送系统，涉及推荐算法、实时性、个性化和性能优化：
- **内容排序**：结合用户喜好、社交关系、时效性等因素进行动态排序。
- **实时更新**：使用流处理技术（如Kafka、Spark Streaming）实时处理新产生的内容。
- **数据存储**：使用NoSQL数据库（如HBase、Cassandra）存储大量用户行为数据。
- **负载均衡**：确保高可用性和低延迟。
4. **Facebook Chat**：即时通讯系统，需考虑消息传递、实时性、可扩展性和安全性：
- **消息路由**：使用分布式消息队列（如RabbitMQ）进行消息分发。
- **实时同步**：采用WebSocket提供实时通信。
- **负载均衡**：在服务器之间分配连接和消息。
- **冗余备份**：确保消息不丢失，提供高可用性。
- **安全**：使用TLS加密通信，防止中间人攻击。
5. **Typeahead Search & Graph Search**：搜索功能设计，包括快速检索和推荐：
- **索引构建**：创建倒排索引加快搜索速度。
- **自动补全**：使用Trie或相似度查询实现类型提示。
- **图搜索**：在用户、朋友、兴趣等构成的社交图上进行搜索。
6. **Photo Storage**：照片存储系统应考虑容量、访问速度、冗余和成本：
- **分布式存储**：如使用HDFS或Amazon S3，保证高可用性和扩展性。
- **CDN**：使用内容分发网络加速图片加载。
- **缩略图生成**：预先生成多种尺寸的缩略图，减少动态生成的压力。
- **版本控制**：保存照片的不同版本，方便用户回滚。
7. **Music App**：设计音乐应用的热门歌曲推荐系统：
- **数据收集**：收集用户听歌行为，如播放次数、停留时长等。
- **推荐算法**：如协同过滤、基于内容的推荐、矩阵分解等。
- **实时更新**：使用实时计算框架（如Flink）更新推荐列表。
8. **文件传输**：在集群间高效传输文件：
- **分块传输**：大文件拆分为小块并行传输。
- **断点续传**：检测文件是否已存在，避免重复传输。
- **带宽调度**：根据网络状况动态调整传输速率。
9. **大文件分发**：在有限带宽下快速部署大文件至多服务器：
- **P2P技术**：利用服务器之间的对等传输。
- **分片并行传输**：切分文件，多线程传输。
- **负载均衡**：智能分配传输任务。
10. **Android System Design**：设计安卓系统的组件和服务，如应用程序框架、运行时环境、系统服务等，涉及内存管理、权限控制、多任务处理等。
11. **分布式爬虫**：在大规模集群上爬取网页：
- **分布式任务调度**：如使用Hadoop MapReduce或Spark。
- **URL去重**：全局URL存储，确保每个URL只被爬取一次。
- **负载均衡**：合理分配任务给各节点。
12. **Design a Box**：设计丢盒子系统可能涉及物流跟踪、库存管理、订单处理等。
13. **Time Consumption Tracker**：客户端记录用户在Facebook上的时间：
- **客户端计算优化**：本地缓存，减少服务器交互。
- **心跳机制**：定时向服务器发送用户活动状态。
- **异常处理**：错误数据校验和修正策略。
14. **Web Crawler with Limited Bandwidth and Visits**：在资源受限情况下设计爬虫：
- **资源调度**：动态调整不同机器的抓取速率和任务分配。
- **网络优化**：如HTTP/2，压缩传输，减少请求开销。
这些设计题目涵盖了现代互联网系统的关键技术，理解和掌握这些知识点对于在IT领域，特别是大型互联网公司工作至关重要。
