システムデザイン面接練習サイト2選 + 典型問題の考え方

練習サイト¶

bugfree.ai¶

https://bugfree.ai

「LeetcodeのシステムデザイN版」のコンセプト。URLShortener・Twitter・Netflix・通知システムなどの問題を用意。自分の設計を入力するとAIがスコアリングし、抜けている観点を指摘してくれる。Behavioral Interview（行動面接）の練習もできる。

codemia.io¶

https://codemia.io

同様に問題を用意。回答後にスコアと模範解答を表示。コミュニティの回答と比較して学べる。

なぜ練習ツールが必要か¶

一人でノートに書く練習には3つの限界がある: 1. 時間感覚がつかめない: 45分という制限の中でどこに時間を使うべきか分からない 2. 自分の抜け漏れに気づけない: 「DB設計を忘れていた」「スケールの話が浅い」が自己評価では見えにくい 3. 口頭説明の練習ができない: 面接は「設計する」だけでなく「設計を説明しながら議論する」行為

システムデザイン面接の進め方（45分）¶

0〜5分:  要件定義
    → 機能要件（何ができるか）と非機能要件（規模・可用性・レイテンシ）を面接官に確認
    → 「DAU（日次アクティブユーザー）は？」「リードが多いですか、ライトが多いですか？」

5〜10分: 容量見積もり
    → 1日のリクエスト数、ストレージ量、帯域幅を計算
    → 数字が合っているかより「スケールを考えている」姿勢を見せる

10〜25分: 概略設計（High-Level Design）
    → クライアント → LB → APIサーバー → DB の基本構成を書く
    → 主要なコンポーネントとデータフローを説明

25〜40分: 詳細設計（Deep Dive）
    → ボトルネックはどこか、どうスケールするか
    → DBスキーマ、キャッシュ戦略、非同期処理の設計

40〜45分: トレードオフとまとめ
    → 「今回の設計で妥協した点は〜で、改善するには〜が考えられます」

典型問題: URL Shortener を例に¶

問題: bit.ly のようなURL短縮サービスを設計せよ。

要件定義¶

機能: 長いURLを短いURLに変換、短いURLでリダイレクト
規模: DAU 1億、読み書き比 = 100:1（リダイレクトが圧倒的に多い）

容量見積もり¶

書き込み: 1億 × 0.01（新規URL作成は少ない）= 100万/日 ≈ 12 writes/sec
読み込み: 100万 × 100（リダイレクト） = 1億/日 ≈ 1,200 reads/sec
ストレージ: 1URLあたり500バイトとして、5年で = 100万/日 × 365 × 5 × 500byte ≈ 900GB

概略設計¶

クライアント
    ↓
Load Balancer
    ↓
API Server（ステートレス、水平スケール可）
    ├── POST /shorten → 短いIDを生成してDBに保存
    └── GET /{id}    → DBからURLを引いて302リダイレクト
         ↓ キャッシュなければ
        DB (PostgreSQL)
         ↑
        Cache (Redis) ← 読み込みの99%はキャッシュから返す

短いIDの生成方法¶

ランダム文字列（base62）: 7文字で62^7 ≈ 3.5兆通り。衝突チェックが必要
カウンター + base62変換: IDをbase62エンコードする。衝突なし。単一DBがSPOFになるリスク
ハッシュ（MD5の先頭6文字）: 元URLから一意に決まる。衝突の可能性あり

DB設計¶

CREATE TABLE urls (
    id       BIGSERIAL PRIMARY KEY,
    short_id VARCHAR(8) UNIQUE NOT NULL,
    long_url TEXT NOT NULL,
    created_at TIMESTAMP DEFAULT NOW()
);
CREATE INDEX idx_short_id ON urls(short_id);

リダイレクトは short_id でのルックアップのみなのでシンプルなインデックスで十分。読み込み比率が高いのでRedisでキャッシュ（TTLは1日〜7日）。

ボトルネックと改善¶

読み込み多い → Redisキャッシュ（キャッシュヒット率99%なら実質DBに負荷かからない）
書き込みスケール → DBのwrite replicaまたはシャーディング（URLを増やすほど必要）
リダイレクトのレイテンシ → CDNでさらに高速化

学習の進め方¶

まず構成要素を覚える（LB, CDN, キャッシュ, メッセージキュー, DB分割の基礎）
URL Shortener → Twitter → Netflix → WhatsApp の順で難易度が上がる定番問題を解く
bugfree.ai か codemia.io で実際に時間を計って解く
スコアとフィードバックを見て穴を把握
弱いパターン（DB分割、キャッシュ戦略など）を集中的に学ぶ

参考書: "Designing Data-Intensive Applications"（DDIA）がシステムデザインの必読書。