我们来设计一个类似 Netflix 的视频流媒体服务，对标 Amazon Prime Video、Disney Plus、Hulu、YouTube、Vimeo。

What is Netflix?

Netflix 是订阅制流媒体平台，用户可在 web / iOS / Android / TV 等设备观看内容。

Requirements

Functional requirements

用户可观看与分享视频
内容团队（或用户）可上传内容
支持搜索（title / tags）
支持评论

Non-Functional requirements

高 availability，低 latency
高 reliability，上传不丢
可扩展、高效

Extended requirements

Geo-blocking
断点续播
Metrics & analytics

Estimation and Constraints

注意：和面试官确认规模假设。

Traffic

假设 1B 用户，200M DAU，每人每天看 5 个视频：

$$ 200 \space million \times 5 \space videos = 1 \space billion/day $$

读写比 200:1，上传 5M/day：

$$ \frac{1}{200} \times 1 \space billion = 5 \space million/day $$

RPS

$$ \frac{1 \space billion}{(24 \space hrs \times 3600 \space seconds)} = \sim 12K \space requests/second $$

Storage

视频平均 100MB：

$$ 5 \space million \times 100 \space MB = 500 \space TB/day $$

10 年约 1,825 PB：

$$ 500 \space TB \times 365 \space days \times 10 \space years = \sim 1,825 \space PB $$

Bandwidth

$$ \frac{500 \space TB}{(24 \space hrs \times 3600 \space seconds)} = \sim 5.8 \space GB/second $$

High-level estimate

Type	Estimate
Daily active users (DAU)	200 million
Requests per second (RPS)	12K/s
Storage (per day)	~500 TB
Storage (10 years)	~1,825 PB
Bandwidth	~5.8 GB/s

Data model design

netflix-datamodel

users：用户信息

videos：title、streamURL、tags、userID

tags：标签

views：播放记录

comments：评论

选什么 database？

建议拆分为多服务，各自拥有表。可用 PostgreSQL 或 Apache Cassandra。

API design

Upload a video

uploadVideo(title: string, description: string, data: Stream<byte>, tags?: string[]): boolean

Streaming a video

streamVideo(videoID: UUID, codec: Enum<string>, resolution: Tuple<int>, offset?: int): VideoStream

Search for a video

searchVideo(query: string, nextPage?: string): Video[]

Add a comment

comment(videoID: UUID, comment: string): boolean

High-level design

Architecture

采用 microservices：

User Service：auth + user info

Stream Service：视频流播放

Search Service：搜索

Media Service：上传与处理

Analytics Service：指标与分析

Inter-service communication

REST/HTTP 或 gRPC + Service discovery / service mesh。

Video processing

video-processing-pipeline

用 message queue 解耦处理流程。

Video streaming

使用 CDN。Netflix 的 Open Connect 本质是自建 CDN。

支持 HLS 等自适应码率。断点续播用 offset。

Searching

用 Elasticsearch。

可用 URL shortener 服务。

Detailed design

Data Partitioning

Sharding + Consistent hashing。

Geo-blocking

用 IP 或地区配置，配合 CloudFront 或 Route53 地理策略。

Recommendations

用 ML / Collaborative Filtering，参考 Netflix research。

Metrics and Analytics

用 Apache Spark。

Caching

缓存静态内容，LRU eviction，cache miss 回源。

Media streaming and storage

HDFS / GlusterFS / Amazon S3。

CDN

CloudFront / Cloudflare CDN。

Identify and resolve bottlenecks

netflix-advanced-design

提升 resilience：多实例、load balancers、DB replicas、分布式 cache 多副本。