System Design Interview 第2章：バックオブザエンベロープ見積もり
Tony Duong
8月 2, 2026 ・ 3 分
#system-design#interview#estimation#qps#capacity-planning
System Design Interview 第2章のメモ。インタビュアーが重視するのは正確な計算より、システムのサイズ感 を大まかだが筋の通った数字で示せるかどうか。
なぜ見積もるのか？
バックオブザエンベロープの計算が答えること：
- サーバー / シャードは何台必要か？
- ボトルネックは DB かネットワークか？
- この設計は RAM / ディスク / 予算に収まるか？
2〜3倍の誤差はよくある。100倍の誤差はアーキテクチャが間違っているサイン。
flowchart LR
A[Product assumptions\nDAU, actions/day] --> B[QPS / peak QPS]
A --> C[Storage size]
B --> D[Servers / shards / bandwidth]
C --> D
D --> E{Fits constraints?}
E -->|yes| F[Proceed with design]
E -->|no| G[Change architecture]
2の累乗（メモリ / ストレージ）
おおよそのサイズを覚えておく：
| 累乗 | おおよその値 | ざっくりした意味 |
|---|---|---|
| 10 | ~1 thousand | |
| 20 | ~1 million | |
| 30 | ~1 billion | |
| 40 | ~1 trillion |
バイト：
1 KB ≈ 10^3 bytes
1 MB ≈ 10^6 bytes
1 GB ≈ 10^9 bytes
1 TB ≈ 10^12 bytes
1 PB ≈ 10^15 bytes
覚えておくと便利：2^10 ≈ 10^3 なので、バイナリ接頭辞はインタビューでは十進と十分近い。
頭に入れておくべきレイテンシの目安
オーダー感の直感（Jeff Dean 系の定番テーブル — 全桁ではなく 形 を覚える）：
L1 cache reference ~ 1 ns
Branch mispredict ~ 3 ns
L2 cache reference ~ 4 ns
Mutex lock/unlock ~ 17 ns
Main memory reference ~ 100 ns
Compress 1KB with Zippy ~ 2 µs
Send 2KB over 1 Gbps ~ 20 µs
Read 1MB sequentially RAM ~250 µs
Round trip same datacenter ~500 µs
Disk seek ~ 10 ms
Read 1MB sequential disk ~ 20 ms
Send packet CA → Netherlands ~150 ms
実務への翻訳：
- ランダムアクセスではメモリ ≫ ディスク
- 同一 DC 内の RPC はリージョン間より安い
- ホットパスでディスク seek を避ける；シーケンシャル / SSD / メモリを優先
トラフィック見積もり（QPS）
典型的なインタビューの流れ：
- DAU / MAU を聞く（または面接官と仮定を合わせる）
- ユーザーあたりの1日リクエスト数を見積もる
- QPS に換算し、ピーク QPS を出す
QPS ≈ (DAU × actions_per_user_per_day) / 86400
Peak QPS ≈ QPS × peak_factor # よく 2×–5×、面接官と確認
例：
10M DAU
各ユーザーが1日20回読み取り
→ 200M reads/day
→ ~2,300 QPS average
→ ~5,000–10,000 QPS at peak (if 2–4×)
仮定は必ず声に出す。
ストレージ見積もり
storage ≈ users × data_per_user × retention × replication_factor
オブジェクトをフィールドに分解：
Tweet ≈ 300 bytes metadata + media pointers
Photo ≈ 200 KB average
5 years × 3 replicas → multiply carefully
大胆に丸める。式を示してから、丸めた結果を出す。
帯域幅
bandwidth ≈ QPS × average_payload_size
CDN vs origin の判断や、1枚の NIC が負荷に対して非現実的かどうかの判断に使える。
シニアっぽく聞こえるコツ
- 計算の前に 仮定を明示
- 早い段階で 丸める（
3.14 → 3、86400 → 10^5） - 既知のプロダクトと sanity check（「Instagram 規模？」）
- 見積もりを装飾ではなく 設計選択を導く（シャード数、キャッシュサイズ）
- 面接官が数字を出したら それを使う
チートシート
| 質問 | ざっくりしたアプローチ |
|---|---|
| QPS | DAU × actions/day / 86,400 × peak factor |
| Storage | records × size × retention × replicas |
| Cache size | working set（しばしば ≪ 全データ） |
| Shards | write QPS または data size / per-node capacity |
インタビューの要点
見積もりは コミュニケーションツール。プロダクトの規模をマシン制約に翻訳でき、そもそも成立しない設計を早期に見抜けることを示す。
