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Databricks NG SDE 电话面试经验分享：IP地址防火墙设计题 - Oavoservice

2025-08-26

🎤 Databricks NG SDE 0826 电话面试面经

👩‍💻 Candidate 在 Databricks NG SDE 电话面试中遇到了一个非常有趣的系统设计题 —— IP地址防火墙。

这次面试很特别，是两个人一起面，一个看起来很资深的亚裔工程师和一个相对年轻的白人工程师。面试官先是聊了聊候选者简历上的分布式数据处理项目，然后直接进入了Coding环节。

📋 题目要求

需要实现一个IPv4地址防火墙的allow（ip）方法。

防火墙的规则由一个构造函数 Firewall（List <String> rules）初始化。规则列表中的每一条规则都是一个字符串，格式如下：

"allow 1.2.3.4"（允许单个IP）
"deny 10.0.0.0/8"（拒绝一个IP段，使用CIDR表示法）

🔍 判断逻辑

规则是按顺序匹配的，一旦找到第一条匹配的规则，就立即返回结果
如果一个IP地址没有匹配到任何规则，则默认行为是允许

你需要实现 boolean allow（String ip） 方法，根据规则判断给定的IP地址是否应该被允许通过。

❓ 问题分析

Candidate 拿到题后，先跟面试官确认了几个关键点：

CIDR的/0和/32怎么处理？
规则列表为空时怎么处理？
IP地址格式验证是否需要考虑？

💡 思路设计

Candidate 的思路是把所有规则解析并存储起来。当allow方法被调用时，遍历存储的规则，逐条检查IP是否匹配。

设计各种帮助函数，比如：

ipToInt() - 将IP地址转换为整数
cidrToRange() - 将CIDR表示法转换为IP范围
isIpInRange() - 判断IP是否在指定范围内

🚨 关键转折点

面试官提出了一个非常重要的问题：

"Do you think comparing IP addresses as strings is the most efficient way? What is an IP address fundamentally?"

这个问题让Candidate意识到，IP地址本质上是一个32位的整数，直接进行整数比较会比字符串比较更高效！

💻 优化后的代码实现

import java.util.*;

public class Firewall {
    private List<Rule> rules;
    
    public Firewall(List<String> rules) {
        this.rules = new ArrayList<>();
        for (String rule : rules) {
            this.rules.add(parseRule(rule));
        }
    }
    
    public boolean allow(String ip) {
        long ipInt = ipToLong(ip);
        
        for (Rule rule : rules) {
            if (rule.matches(ipInt)) {
                return rule.isAllow();
            }
        }
        
        // 默认允许
        return true;
    }
    
    private Rule parseRule(String ruleStr) {
        String[] parts = ruleStr.split(" ");
        boolean isAllow = "allow".equals(parts[0]);
        String ipOrCidr = parts[1];
        
        if (ipOrCidr.contains("/")) {
            // CIDR格式
            String[] cidrParts = ipOrCidr.split("/");
            long ip = ipToLong(cidrParts[0]);
            int prefixLength = Integer.parseInt(cidrParts[1]);
            long mask = (0xFFFFFFFFL << (32 - prefixLength));
            long network = ip & mask;
            
            return new Rule(isAllow, network, mask);
        } else {
            // 单个IP
            long ip = ipToLong(ipOrCidr);
            return new Rule(isAllow, ip, 0xFFFFFFFFL);
        }
    }
    
    private long ipToLong(String ip) {
        String[] parts = ip.split("\\.");
        long result = 0;
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            result = (result << 8) + Integer.parseInt(parts[i]);
        }
        return result;
    }
    
    private static class Rule {
        private boolean isAllow;
        private long network;
        private long mask;
        
        public Rule(boolean isAllow, long network, long mask) {
            this.isAllow = isAllow;
            this.network = network;
            this.mask = mask;
        }
        
        public boolean matches(long ip) {
            return (ip & mask) == network;
        }
        
        public boolean isAllow() {
            return isAllow;
        }
    }
}

🔍 算法分析

时间复杂度：O(n)，其中n是规则数量，每次查询需要遍历所有规则
空间复杂度：O(n)，存储所有解析后的规则
核心优化：将IP地址转换为32位整数进行比较，避免字符串操作

📊 测试用例

// 测试代码
List<String> rules = Arrays.asList(
    "allow 192.168.1.1",
    "deny 10.0.0.0/8",
    "allow 172.16.0.0/12"
);

Firewall firewall = new Firewall(rules);

// 测试用例
System.out.println(firewall.allow("192.168.1.1"));  // true (匹配第一条规则)
System.out.println(firewall.allow("10.0.0.1"));     // false (匹配第二条规则)
System.out.println(firewall.allow("172.16.0.1"));   // true (匹配第三条规则)
System.out.println(firewall.allow("8.8.8.8"));      // true (默认允许)

✨ 面试官反馈

面试官看完优化后的代码直接点头："Excellent! You've identified the key optimization. IP addresses are indeed 32-bit integers, and integer comparison is much more efficient than string comparison."

Candidate 成功拿下这一轮，后续就是过了，约后续的back to back了 🎉。

🎯 关键学习点

系统思维：理解IP地址的本质是32位整数，而不是字符串
性能优化：在系统设计中，数据类型的正确选择对性能有重大影响
CIDR理解：掌握网络段的概念和位运算操作
边界处理：考虑默认行为和异常情况的处理

面试技巧分享

在 Databricks 的 NG SDE 电话面试中，除了算法实现，面试官还会关注：

1. 系统设计思维

能够从系统角度思考问题，考虑性能优化、数据结构选择等实际工程问题。

2. 网络基础知识

理解IP地址、CIDR、子网掩码等网络概念，能够正确实现网络相关的算法。

3. 代码优化能力

在面试官的引导下，能够识别性能瓶颈并进行优化。

4. 沟通能力

主动确认需求细节，与面试官保持良好的技术讨论。

Oavoservice 实时辅助服务

在这次 Databricks NG SDE 电话面试中，我们的实时辅助系统发挥了关键作用：

思路引导：帮助候选人快速理解IP地址防火墙的核心逻辑
性能优化：在面试官提出优化问题时，及时提供整数比较的思路
代码实现：提供完整的、经过优化的代码实现
测试验证：确保所有测试用例都能正确通过

结语

IP地址防火墙虽然是一道系统设计题，但在面试的紧张环境下，能够快速理解网络概念并正确实现并不容易。特别是当面试官提出性能优化问题时，能够及时调整思路并实现优化版本，这体现了候选人的技术深度和应变能力。

如果你正在准备 Databricks 或其他公司的技术面试，欢迎联系 Oavoservice。我们拥有丰富的面试经验和专业的辅助团队，能够在你最需要的时候提供及时有效的帮助。

Oavoservice - 让每一次面试都成为成功的机会！

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