系统架构设计师下午模拟4

1、 模拟 系统架构设计师下午 ( ) 模拟 4案例分析题试题一 阅读以下关于软件体系结构方面的叙述，根据要求回答问题。 说明 某大中型企业在全国各城市共有 15 个左右的分支机构，这些机构已经 建设了相关的关系型数据库管理系统， 每天负责独立地处理本区域内的业务并实 时存储业务数据。 PH 软件公司承接了该大中型企业信息管理系统的升级改造开 发任务。该软件公司的领域专家对需求进行深入分析后， 得到的部分系统需求如 下。(1) 开发一个网络财务程序，使各地员工能在 Internet ，上通过 VPN技 术进行财务单据报销和处理。(2) 为了加强管理，实现对下属分支机构业务数据的异地存储备份，保 证

2、数据的安全及恢复， 同时对全国业务数据进行挖掘分析， 拟在该企业总部建设 数据中心。PH 公司在设计该财务程序的体系结构时，开发项目组产生了以下分歧。(1) 架构师许工认为应该采用客户机 /服务器(C/S) 架构风格，各分支机 构财务部要安装一个软件客户端， 通过这个客户端连接到总公司财务部主机。 如 果员工在外地出差，需要报销账务的，也需要安装这个客户端才能进行。(2) 架构师郭工认为应该采用浏览器 /服务器(B/S) 架构风格，各分支机 构及出差员工直接通过 Windows操作系统自带的 IE 浏览器就可以连接到总公司 的财务部主机。在架构评估会议上，专家对这两种方案进行综合评价，最终采用

3、了 C/S 和 B/S 相结合的混合架构风格。第 1 题： 问题 1结合你的系统架构经验，请用 400字以内的文字简要讨论 C/S和 B/S两种 架构风格各自的优点和缺点。参考答案：客户机/服务器(C/S) 架构风格是基于资源不对等且实现共享而提出， 它将应 用一分为二，服务器负责数据管理，客户机完成与用户的交互任务。 C/S 架构风 格的优点主要在于， 系统的客户应用程序和服务器构件分别运行在不同的计算机 上，系统中每台服务器都可以适合各构件的要求， 这对于硬件和软件的变化显示 出极大的适应性和灵活性， 而且二者的开发既可以分开进行也可以同时进行， 易 于对系统进行扩充和缩小。 在 C/S

4、模式中，系统中的功能构件充分隔离， 客户应 用程序的开发集中于数据的显示和分析，而服务器的开发则集中于数据的管理， 不必在每一个新的应用程序中都要对一个数据库管理系统 (DBMS)进行编码。 C/S 模式将大应用处理任务分布到许多通过网络连接的低成本计算机上， 允许网络分 布操作。 C/S 模式是一种较安全的存取模式，其交互性较强、网络压力小、响应速度快且利于处理大量数据。C/S 架构风格具有强大的数据操作和事务处理务器的通信依赖于网络，可能成为整个系统运作的瓶颈(2) 服务器的负荷能力，模型思想简单，易于人们理解和接受。但随着企业规模的日益扩大，软件(1) 客户机与服的复杂程度不断提高， C

5、/S 架构风格逐渐暴露了以下缺点过重，难以管理大量的客户机，系统的性能受到很大的影响。 (3) 部署和维维护工作量大、 升护成本较高。 基于该架构风格开发的应用系统存在灵活性差、级困难等缺陷， 并且每台客户机都需要安装客户端程序， 无法实现快速部署和安 装，具有较大的局限性。 若要对采用 C/S 架构风格的软件升级， 则需要开发人员 到现场为每台客户机的软件升级和维护。 (4) 采用单一服务器且以局域网为 中心，难以将应用扩展至广域网或 Internet 环境中。 (5) 客户机程序直接访 问数据库服务器，使数据库的安全性受到威胁。 (6) 开发成本较高。 C/S 架 构风格对客户端软硬件配置

6、要求较高， 尤其是软件的不断升级， 对硬件要求不断 提高，增加了整个系统的成本，且客户端变得越来越臃肿。 (7) 客户端程序 设计复杂。采用 C/S 架构风格进行软件开发， 大部分工作量放在客户端的程序设 计上，客户端显得十分庞大。 对软件进行的一个小小改动 ( 例如只改动一个变量 ) ， 则每一个客户端都必须更新。 (8) 信息内容和形式单一。因为传统应用一般 为事务处理， 界面基本遵循数据库的字段解释， 开发之初就已确定， 而且不能随 时截取办公信息和档案等外部信息， 用户获得的只是单纯的字符和数字， 既枯燥 又死板。 (9) 用户界面风格不一， 使用复杂，不利于大范围推广使用。 (10)

7、 软件移植和数据集成困难。采用不同开发工具或平台开发的软件一般互不兼容， 不能或很难移植到其他平台上运行。 为了解决 C/S 模式中服务器端的问题， 发展形成了三层 (多层)C/S 模式，即多层应用架构。在三层 C/S 架构风格中，将 应用功能分成表示层、功能层和数据层 3 个部分。通过对这 3层进行明确分割， 不同层构件相互独立， 层间的接口简洁， 适合复杂事务处理。 新增加的应用服务 器负责处理系统中所有的应用逻辑， 而只有表示层存在于客户机上。 为了解 决 C/S 模式中客户端的问题， 发展形成了浏览器 / 服务器 (B/S) 模式。其具体结构 为浏览器一 Web服务器一数据库服务器。

8、与三层 C/S的解决方案相比， 客户端采 用 WWW浏览器，应用服务器采用 Web服务器。 B/S 架构风格主要是利用不断成熟 的 WWW浏览器技术， 结合浏览器的多种脚本语言， 用通用浏览器就实现了原来需 要复杂的专用软件才能实现的强大功能， 并节约了开发成本。 除了数据库服务器 外，应用程序以网页形式存放于 Web服务器上，用户运行某个应用程序时只需在 客户端上的浏览器中输入相应的网址 (URL)，调用 Web服务器上的应用程序并对 数据库进行操作完成相应的数据处理工作，最后将结果通过浏览器显示给用户。 基于 B/S 架构风格的软件， 系统安装、 修改和维护全在服务器端解决， 用户在使 用

9、系统时，仅仅需要一个浏览器就可运行全部的模块，易于系统的升级和维护； 可以应用在广域网上，方便了信息的全球传输、查询和发布；可跨平台操作，无 须开发客户端软件， 客户端只需通过浏览器就可以实现大部分的软件功能； 通过 JDBC等数据库连接接口，提高了动态交互性和服务器的通用性与可移植性；具 有良好的开放性和可扩充性。与 C/S架构风格相比， B/S 架构风格也有许多不足之处，主要表现在以下几个方面。 (1)B/S 架构风格的数据提交一般以 页面为单位， 数据的动态交互性不强， 不利于在线事务处理 (OLTP)应用。 (2) 在数据查询等响应速度上，要低于 C/S 架构风格。 (3) 系统的安全

10、性较难以 控制等。详细解答： 第 2 题： 问题 2 结合你的系统架构经验，请用 600 字以内的文字简要说明该工程项目采用C/S和 B/S相结合的混合架构风格的设计要点及其优点。参考答案：依题意，该项目采用 C/S 和 B/S 相结合的混合架构风格的设计要点如下。(1) 在该企业总部的内部局域网上部署 Web服务器 (安装有网络财务程序 )及其相 关的数据库服务器， 两种服务器之间采用 C/S 架构风格。总部内部局域网上提供 C/S和 B/S两种并存的架构风格， 根据不同的应用需求和客户需求进行灵活的选 择。例如，针对总部普通员工，选用 B/S 架构风格，允许这部分员工通过浏览器 查看相关报

11、销流程和报销结果；针对财务部专职工作人员，选用C/S 架构风格，提高大批数据的处理速度和响应速度，提高数据审批等处理安全性。 (2) 综 合考虑项目的具体资金预算情况， 如果在项目资金充裕的情况下， 则各分支机构 内部局域网中也采用类似于第点企业总部的部署风格； 若项目资金不足， 则在 各分支机构财务部门内部局域网中采用 C/S 架构风格部署一台应用服务器及其 相关的数据库服务器，然后将集中处理的后期财务数据通过虚拟专用网(VPN)技术，上传到企业总部局域网的相应服务器中。 (3) 在外出差的员工和各分支 机构的普通员工通过 VPN技术访问企业总部的局域网上的 Web服务器，查看相关 报销流程

12、和报销结果等内容。采用 C/S和 B/S混合架构风格的优点如下。(1) 充分发挥了 B/S 与 C/S 体系结构的优势，弥补了二者的不足。充分考虑用户 利益，保证浏览查询者方便操作的同时也使得系统更新简单， 维护简单灵活， 易 于操作。 (2) 客户请求和信息发布采用 B/S 架构，保持了瘦客户端的优点， 客户机只利用浏览器即可完成所有的应用需求。 装入客户机的软件可以采用统一 的 WWW浏览器，而且 WWW浏览器和网络综合服务器都是基于工业标准， 可以在所 有的平台上工作。 (3) 数据库的请求及响应操作采用 C/S 架构，通过在 Web 应用程序和数据库之间建立 ODBC/JDBC连接来完

13、成数据库的连接和请求响应， 能 完成大量数据的批量录入请求。 (4) 系统维护及数据更新方便，不存在完全 采用 C/S 结构带来的客户端维护工作量大等缺点， 并且在客户端可以构造非常复 杂的应用，界面友好灵活，易于操作，能解决许多 B/S 存在的固有缺点。 (5) 将服务器端划分为 Web服务器和 Web应用程序两部分。 Web应用程序采用组件技 术实现三层体系结构中的逻辑部分，达到封装源代码，保护知识产权的目的。(6) 对原基于 C/S 体系架构的应用，可以保留原有的某些子系统，只需开发用于 发布的 WWW界面，就能很容易地升级到这种体系架构， 使得原有系统或资源无须 大的改造即可连接使用，

14、从而使得原有系统的资源投资得到最大限度的保护。(7) 通过在浏览器中嵌入 ActiveX 控件，可以实现在浏览器中不能实现或实现起 来比较困难的功能。例如通过浏览器进行报表的应答。详细解答： 第 3 题： 问题 3 为保证各分支机构可靠、高效地向数据中心汇总业务数据，避免单点故 障，对该企业总部数据中心架构设计时，应该采用哪些相关的技术 ?参考答案： 依题意，为保证各分支机构可靠、高效地向数据中心汇总业务数据，避免数 据中心的单点故障，通常采用的相关技术有：对通信线路采用双备份链路 ( 向 ISP 租用通信专线、 ADSL宽带接入等 ) 连接 Internet 的方式提高了业务处理的 可靠性；

15、对数据中心的数据库服务器采用双机冗余热备方式、多机集群Cluster 和数据库并行处理技术；对存储设备采用 RAID 10 级别或全冗余的 SAN结构( 或全冗余的存储结构 )等。详细解答：试题二阅读以下关于 SOA架构在网上银行贷款业务的应用说明， 根据要求回答问题。 说明 FZ 软件公司承接了某银行网上银行业务软件系统的开发任务。 该银行所 开通的网上银行业务中，网上贷款业务流程如下。(1) 客户在网上填写姓名、 电子邮件地址、 贷款类型、贷款金额、 身份证 号和通信地址等信息，提交贷款申请。(2) 在指定的时间内，客户会收到银行的电子邮件，通知贷款是否被批 准。(3) 银行根据客户提交的

16、信息，创建贷款申请任务，创建工作由运行在 主机上的 CICS(客户信息控制系统 ) 完成，同时需要从第三方获得客户的信用审 查信息。(4) 由信贷员对该项贷款申请业务进行审批，然后由风险检查系统评估 该项贷款的风险程度，风险大的贷款申请将被拒绝。(5) 无论批准或者拒绝，结果都会通过邮件系统递交给客户。对于拒绝 的贷款申请，还要通知贷款申请任务进行有关操作。(6) 除了信贷员审批环节需要人机交互外，业务是自动进行的。第 4 题： 问题 1 上述网上贷款业务采用 SOA架构来实现。上述业务流程中涉及哪些功能单元?本题中的案例采用 SOA架构具有哪些优点 ?请用 300 字以内的文字简要说 明。参

17、考答案：面向服务架构体系结构 (Service-Oriented Architecture ， SOA)作为一种架 构模型，它将应用程序的不同功能单元 (称为服务 )通过服务之间的接口 (和契约) 联系起来。 接口独立于实现服务的硬件平台、 操作系统和编程语言。 接口是采用 中立的方式进行定义的，它独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言这使得构建的服务可以以一种统一的和通用的方式进行交互。 这种具有中立的接 口定义 (没有强制绑定到特定的实现上 ) 的特征称为服务之间的松耦合。 松耦合系 统的好处有两点： 灵活性； 当组成整个应用程序的每个服务的内部结构和实 现逐渐地发生改变时， 它能够

18、继续存在。 而与此相对， 紧耦合意味着应用程序的 不同组件之间的接口与其功能和结构是紧密相连的， 因而当需要对部分或整个应 用程序进行某种形式的更改时， 它们就显得非常脆弱。 通过题干中关于网上 银行贷款业务的说明不难找出相对独立的功能单元。这些功能单元为SOA中的“服务”。由题干中给出的关键信息“ (1) 客户在网上填写姓名等信息，提 交贷款申请”可知，该网上贷款业务流程中需涉及“贷款申请”这一功能单元。 由题干中给出的关键信息“ (3) 银行根据客户提交的信息同时需要从第三方 获得客户的信用审查信息”可知，该网上贷款业务流程中涉及“信用审查”这一 第三方功能单元。 由题干中给出的关键信息“

19、 (4) 由信贷员对该项贷款申请 业务进行审批， 然后由风险检查系统评估该项贷款的风险程度” 可知，该网上贷 款业务流程中涉及“信贷员审批”和“风险检查(或风险评估 ) ”这两个功能单元。 其中，功能单元“信贷员审批”也可从题干中给出的关键信息“ (6) 除了信贷员 审批环节需要人机交互外， 业务是自动进行的” 获得启发。 由题干中给出的 关键信息“ (5) 无论批准或者拒绝，结果都会通过邮件系统递交给客户”可知， 该网上贷款业务流程中涉及 “电子邮件传送” 这一功能单元。 从技术角度而 言，SOA带来了“松散耦合”的应用程序组件，在此类组件中，代码不一定绑定 到某个特定的数据库 ( 甚至不一

20、定绑定到特定的基础设施 ) 。正是得益于这个松散 耦合特性， 才使得能够将服务组合为各种应用程序。 这样不仅大幅度提高了代码 重用率，而且业务变更时业务系统更加灵活和便利， 还可以在增加功能的同时减 少工作量。 SOA还具有管理上的优点。例如，现在管理员可直接管理开发人员所 构建的服务，这远胜于以往管理单个应用的方式。通过分析服务间的交互， SOA 可以帮助企业了解何时及什么业务逻辑被切实执行了， 这使管理员能够有针对性 地优化业务流程。采用 SOA将本项目相关功能单元有机地集成在一起， 可以快速、经济、方便地构建出网上银行贷款业务系统。具体优点表现在：可以复 用银行的各种应用资源； 可以增强

21、银行各个业务的集成性和灵活性； 业务流 程变更时便于快速构建应用系统。详细解答：第 5 题： 问题 2服务注册表 (Service Registry) 模式是 SOA的架构模式之一。注册表支持 驱动 SOA治理的服务合同、策略和元数据的开发、发布和管理。结合你的系统 架构经验，请用 400 字以内的文字简要说明大多数商用服务注册产品支持哪些 SOA治理功能。参考答案：虽然服务注册表 (Service Registry) 常常具有运行时段的功能，但它主要是 在 SOA设计时段使用。 注册表支持驱动 SOA治理的服务合同、 策略和元数据的开 发、发布和管理。因此它提供一个主控制点，也称为策略执行点

22、 (PolicyEnforcement Point ，PEP)。在这个点上，服务可以在 SOA中注册和被发现。注册表可以包括有关服务和相关软件组件的配置、 遵从性和约束配置文件。 任何帮 助注册、发现和检索服务合同、元数据和策略的信息库、数据库、目录或其他节 点都可以被认为是一个注册表。 UDDI(通用描述、发现与集成 ) 标准定义了 SOA的 一种主要注册环境。 大多数商用服务注册产品支持以下 SOA治理功能。 (1) 服务注册：应用开发者 ( 也称为服务提供者 )向注册表公布他们的功能。他们 公布服务合同，包括服务身份、位置、方法、绑定、配置、方案和策略等描述性 属性。实现 SOA治理最有

23、效的方法之一， 是限制哪类新服务可以向主注册表发布、 由谁发布， 以及谁批准和根据什么条件批准。 此外，许多注册表包含开发向注册 表发布服务可能需要的说明性服务模板。 (2) 服务位置：服务应用开发者帮 助他们查询注册服务， 寻找符合自身要求的服务。 注册表让服务的消费者检索服 务合同。对谁可以访问注册表， 以及什么服务属性通过注册表暴露的控制， 是另 一些有效的 SOA治理手段，注册表产品一般都支持此类功能。(3) 服务绑定：服务的消费者利用检索到的服务合同来开发代码， 开发的代码将与注册的服务绑 定、调用注册的服务， 以及与它们实现互动。 开发者常常利用集成的开发环境自 动将新开发的服务与

24、不同的新协议、 方案和程序间通信所需的其他接口绑在一起。 工具驱动对服务绑定的控制，有效地管理服务在企业服务总线 (ESB)上的互动。详细解答：第 6 题： 问题 3 上述网上贷款系统能够实际应用的基本前提之一是满足金融领域的安全性 需求。该系统必须要满足哪些安全方面的需求 ?请用 200 字以内的文字简要说 明。参考答案：在进行 SOA的集成时，用户身份识别、数据完整性等安全问题是需要重点解 决的问题。该网上贷款系统必须满足以下安全方面的需求。 (1) 利用用户身 份验证技术对该网上贷款系统有关角色进行身份识别。 (2) 利用公钥密钥机 制等技术创建及验证类似手写签名的电子签名。 (3) 采

25、用授权机制审查系统 中信贷员是否具有相应的审批权。 (4) 利用数据完整性机制验证发送的数据与接收到的数据是否一致。 (5) 采用机密性机制使与业务无关的人员不能读取事务中的数据。以便事后验证。(6) 采用审查机制 (例如，日志记录 )把所有事务记录下来，(7) 利用防否认机制，由第三方求证事务中发送及收到的是否是同一数据。 (8) 利用威胁预防机制，防止间谍程序登录和攻击系统详细解答：试题三 阅读以下关于嵌入式系统软件架构设计方面的叙述，根据要求回答问题。 说明 PH 软件公司承接了一项嵌入式系统软件研发项目。 该项目主要用于车载 电子系统中监视发动机及燃油系统等系统工作状况， 并通过综合仪

26、表显示给驾驶 员。经过多次与用户沟通，形成以下技术要求。(1) 本项目的硬件平台由主处理机模块和多种接口模块组成，底板采用标准 VME总线( 硬件结构图如图 6-8 所示) ，具体硬件模块配置如下。 主处理机模块 (CPM)采用 PowerPC755，主频 266MHz，配有 SDRAM存储 器和 FLASH存储器；提供一个定时 / 计数器；支持 16 级中断和二级 Cache。 输入/输出模块(IOC)支持 16 路 RS422接口信号，传输速率不低于115.2kbps ，IOC模块与 CPM模块的数据交换采用 64KB端口存储器。 离散量接口模块 (DAM)支持 64路开关型离散量输入 /

27、 输出接口；2 路频 率量输入； 12位 A/D转换器和 12位 D/A转换器。 图形处理模块 (GPM)用于显示图形，支持 OpenGL标准接口软件。 MBI 模块主要提供 1553B 外总线接口， PSM为电源支持模块。(2) 本项目软件主要工作在 CPM模块中，完成对外部设备的数据采集、分析 和相应的控制， 将监视结果以图形方式显示给驾驶员。 该系统的软件主要包括外 部接口驱动软件、 VME数据传输软件、 处理软件、图形显示和外总线 (1553B) 数据 交换软件。 要求数据的采集必须确保每帧数据无丢失， 并在本帧内完成数据的处 理工作，本帧信息显示给驾驶员的时刻最晚不能超过下帧。 详细

28、的技术要求如下。 16路 RS422接口主要完成对汽车燃油系统、 动力系统和驾驶员命令的 数据采集与控制。 RS422数据传输格式将以 32B 为基本数据块，分别以 20ms、 40ms、60ms和 1s4 个不同周期交换数据。 64 路离散量数据主要监控发动机工作状态，要求每 10ms采集一次， 并在下一个 10ms周期内将发动机状况显示到驾驶员座舱。 多路模拟量数据主要采集发动机转速、油量，以及汽车的其他数据， 为驾驶员监控汽车状态提供必要的量化数据。模拟量数据的刷新频率为 1s。 外总线 (1553B) 主要完成该系统与汽车其他电子系统的数据交换。PH 公司将本项目交给项目主管郭工实施，

29、 要求郭工按技术要求完成本项 目的软件设计工作，公司根据合同关于“数据的采集必须确保每帧数据无丢失， 并在本帧内完成数据的处理工作， 本帧信息显示给驾驶员的时刻最晚不能超过下 帧”的要求，提醒郭工设计中重点考虑整个系统的实时性问题。 郭工完成设计后， 提交公司评审，会上就郭工设计中存在的缺陷展开了激烈讨论，最终达成一致。 第 7 题： 问题 1郭工在设计 IOC 模块软件时指出为了使 CPM模块能够及时处理 RS422数 据，在 IOC与 CPM间的双端口存储器中为每个 422通道设计一级缓冲，当某通 道接收一个字节时，就将数据放入缓冲，由 CPM接收( 其结构如图 6-9 所示)。 这样的好

30、处在于每当有数据输入时， CPM模块可立即读取，而增大双口缓冲的 目的是在 CPM来不及处理时可防止数据的丢失。同时， IOC中的程序相对简 单，实时性好，可以不考虑 422 通道的数据传输周期，只要按查询方式对 16路 422 通道输入进行查询读取即可。会上，柳工提出了强烈的反对意见，认为这种设计方法绝对不可取，这种方法只考虑了软件的简单与便利，而没有针对软件特点考虑问题，在设计中对实时 性、负载平衡分配，以及实现算法上均存在缺陷，必须改进。(1) 结合你的系统架构设计经验，请分析郭工的设计方案在实时性、负载平衡分配和实现算法上存在怎样的缺陷 ?并用 400 字以内的文字详细说明理由。(2)

31、 请用 350 字以内的文字给出 IOC 模块和 CPM模块之间双口存储器数据交 换的方法。参考答案： 因为嵌入式实时系统与实际应用要求结合性很高，为了满足系统总的要求， 设计软件时， 应充分考虑硬件平台的配置和系统的实际技术特点， 掌握好这一点 尤其重要。 本题给出的硬件平台结构根据系统的处理量， 按功能划分成了多个处 理单元，考生应从题中可以隐含看出。 那么，在软件设计中应充分发挥本题所给 出的条件， 学会使用负载平衡方法分配每个处理机所承担的任务， 达到各个处理 单元的负载基本相同，以增强系统的实时性。 (1) 依题意，本问题设计时应 重点考虑 IOC 处理模块和主处理模块间的任务接口功

32、能的划分问题。 郭工给出的 方案不是不可行， 只能说不是最优方法。 郭工设计方案中的缺陷主要体现在以下 两个方面：系统实时性不是太好； IOC 和 CPM工作负载不平衡。如果 CPM能 够有充分的处理能力 (速度极快) ，完全可以按每个字节接收 16路 RS422数据， 那么 IOC 就可以不用智能模块设计了， 这样也可降低成本。 但是，这样的设计要 求 CPM要不断响应 IOC 模块的数据到达请求， 势必使 CPM要消耗大量的时间处理 此事务；从题干说明 (2) 中的技术要求的描述可以看出， RS422的数据是按 32B 为基本数据块进行传输的， 这说明数据块应是连续发送的。 因此，郭工的设

33、计方 法是不可取的。 只有 CPM模块按每帧 32B一次接收完成， 才可以大大降低 CPM模 块任务负载，确保 CPM的大部分时间处理自己的工作。 基于前两个设计缺陷的存 在，使得实现算法上软件的功能模块设计不完整， 增大了 CPM模块上的软件设计 复杂度，没有有效地利用硬件资源。(2)IOC 和 CPM之间的数据交换设计办法如下。将 IOC 和 CPM两模块的任务负载量均衡划分， 具体使 IOC 按每个RS422通道的 32B为基本数据块进行接收，一次统一提交给 CPM模块。 在 IOC模块中为每个通道设计 12个32B缓冲区。IOC在接到一个字节后， 将数据 放入每个 32B 缓冲区，当一

34、个完整的数据块接收完成后， 一次性地将数据发送给 CPM模块。 IOC 的软件可以使用中断方式或查询方式进行数据接收，一旦数据块的头字节到达后，使用查询方式连续将 32 个字节接收完成。 CPM 模块的通道采集程序可一次性读取完成的数据块， 这样就降低了 CPM的数据采集 负载。详细解答： 第 8 题： 问题 2如果 CPM模块中采用了嵌入式实时操作系统，请根据本项目的需求，用350 字以内的文字说明 CPM模块中数据采集任务应如何划分 ?系统对任务调度的 最小调度周期如何计算 ?各个任务周期及优先级如何定义 ?参考答案：实时系统必须保证在规定的时间范围内完成预先规定处理工作。 而本题给出 的

35、多个数据采样和处理时间要求， 是嵌入式实时系统设计中主要面临的设计问题。 对仅有一个处理器而言， 如何安排好多个任务协调处理的顺序， 即任务的优先顺 序，是考查考生综合设计能力最有效的方法。 本问题主要考查考生针对本题 提出的不同周期任务的周期要求， 在采用操作系统情况下， 如何设计 CPM中不同 任务的工作时序。 这就要求考生对操作系统有深入的掌握， 理解操作系统中任务 调度的抢占式优先级调度的基本原理， 并根据具体任务的时间关系， 画出任务的 优先级分配图。 (1) 根据题干说明第 (2) 点对数据采集的技术要求， 按照采集 任务周期划分， CPM模块中的软件应划分成一个 10ms任务、一

36、个 20ms任务、一 个 40ms 任务、一个 60ms 任务、两个 1s 任务和一个非周期任务。 其中： 10ms 任务主要负责 64 路离散量数据的采集、处理和显示。 20ms任务主要负责具 有 20ms 数据交换周期的 RS422通道的数据采集。 40ms任务主要负责具有 40ms数据交换周期的 RS422通道的数据采集。60ms任务主要负责具有 60ms数据交换周期的 RS422通道的数据采集。1s 任务有两个，一个任务主要负责具有 1s 数据交换周期的 RS422通道的数据采集；另一个任务主要负责多路模 拟量数据采集。 非周期任务主要负责该系统与汽车其他电子系统的数据交 换。 (2)

37、 系统对任务调度的最小调度周期应为所有任务周期的最大公约数， 即 10ms、20ms、 40ms、 60ms、 1s 的最大公约数是 10ms。(3) 根据实时系统常用的小周期任务优先调度的算法， CPM上 7 个任务的优先级顺序应为：非周期任务 1s 任务 1=1s 任务 260ms任务 40ms任务 20ms任务 10ms任务 ( 优先级最低 ) ( 优先级最高 )详细解答： 第 9 题： 问题 3请用 200 字以内的文字说明针对 IO( ：模块的多路 RS422接口的数据采 集，其驱动程序分别使用中断方式和查询方式的主要差别是什么?这两种方式的主要优缺点有哪些 ?参考答案：本问题要求考

38、生理解中断方式和查询方式之间的差别， 并能根据系统的具体 技术要求进行综合考虑。 通常在进行嵌入式系统设计时，对于数据输入 / 输 出处理的方法有中断驱动和查询驱动两种方式。 中断方式是在程序接收或发送每 一个字节时，均产生中断信号，发送中断主要通知处理器一个字节已经发送完成； 接收中断主要通知处理器在。 RS422接口中有一个字节数据达到。中断方式具有及时响应数据，不会产生数据丢失等优点， 但其系统开销大， 实现较复杂。 查 询方式主要用程序读取 RS422接口的寄存器，判别接口是否有数据到达或接口发 送缓冲区是否空。 查询方式具有软件实现简单、 接收数据快， 以及系统开销小等 优点，但主要

39、存在不能及时响应等缺点。 例如，如果双口存储器和离散量接口是 直接访问存储器，则采用查询驱动方式较合适。 A/D和 D/A这两种接口存在数据 的转换时间，应在等待时交出处理机时间，因此选用定时查询驱动方式较合适。 由于嵌入式处理器的工作速度远远比数据传输速度快， 在采集时不易消耗太多的 时间，而查询驱动方式存在等待数据时间，需要消耗较多的处理机时间。因此 RS422接口适合采用中断驱动方式，或者在实现时，可根据具体要求，将两种方 式结合使用。详细解答：试题四 阅读以下系统性能调优的技术说明，根据要求回答问题。 说明 系统性能调优的关键是首先做好性能故障定位， 面对系统中运行在不同 平台上的多个

40、服务器、多种应用、大量工作站，以及局域网、广域网和其他类型 的网络体系结构，故障点交错，故障定位测试非常复杂。以下是工作流平台系 统的性能测试案例描述及结果数据。测试案例描述： 模拟多用户登录工作流平台系统， 分别针对工作流 A、 B、C连续创建 20 个实例，在单机和集群运行环境下分别对系统进行负载压力性 能测试。在单机环境下测试用机与一台应用服务器连在同一台交换机上， 压力直 接加在一台应用服务器上。 在集群环境下测试用机与服务器集群连接在同一台交 换机上，压力由负载均衡模块分摊到两台应用服务器上。 在单机和集群运行环境 中应用服务器和一台数据库服务器连接。结果数据：在单机运行环境下和在集

41、群运行环境下客户端交易并发执 行测试数据分别如表 68和表 69所示。在单机运行环境下， 应用服务器资源 的占用情况如表 610 所示，数据库服务器资源的占用情况如表 6-11 所示。在 集群运行环境下， 两台应用服务器资源的占用情况如表 612 所示，数据库服务 器资源的占用情况如表 6 13 所示。第 10 题： 问题 1 在单机运行环境和集群运行环境下，系统能够提供的客户端并发性能服务 等级哪种更好 ?为什么 ?参考答案： 服务器集群 (Cluster) 是指一组相互独立的服务器在网络中表现为单一的系 统，并以单一系统的模式加以管理。 此单一系统为客户工作站提供高可靠性的服10 务，并大

42、幅度提高了服务器的安全性。 一个 Cluster 包含多台 ( 至少两台 ) 拥有共 享数据存储空间的服务器， 各服务器之间通过内部局域网进行相互通信； 当其中 一台服务器发生故障时， 它所运行的应用程序将由其他的服务器自动接管； 在大 多数情况下， 集群中所有的计算机都拥有一个共同的名称， 集群系统内任意一台 服务器都可被所有的网络用户所使用。 在 Cluster 中，客户端并发性能服务 等级的考核指标主要包括交易执行响应时间、 并发用户数、 交易通过率及吞吐量 等。本问题主要考虑交易执行响应时间这个技术指标。 在集群运行环境下， 系统 能够提供的客户端交易执行响应时间较短， 交易执行效率较

43、高， 即其并发性能服 务等级更好。详细解答：第 11 题： 问题 2系统应用服务器和数据库服务器资源使用情况如何 ?是否有瓶颈存在 ?单机 运行环境和集群运行环境相比，哪种环境下资源占用率更高 ?为什么 ?随着系统 并发负载的加大，试预测哪种环境下资源占用率递增更快。参考答案：系统服务器资源使用的考核指标主要包括 CPU占用率 (CPU Utilization) 、 内存页交换率 (Paging Rate) 和硬盘流量 (Disk Traffic) 等。资源使用成为瓶颈 的标志是 CPU占用率 (CPU Utilization) 平均值持续达到 90%以上，内存页交换 率(Paging Rat

44、e) 平均值持续达到 80%以上，硬盘流量 (Disk Traffic) 平均值持 续超过 Disk I/O 带宽。同时需要注意这三者之间是互相关联的，例如较大的 Paging Rate 会使 CPU Utilization 和 Disk Traffic 的值提高。 在系统服 务器中应该主要考查应用服务器， 其资源利用率较低， 不存在瓶颈。 为了实 现集群策略， 系统需要花费资源， 但随着系统承受并发负载的增加， 集群的性能 衰减较小。 与单机运行环境相比， 在集群运行环境下资源的利用率更高。 这 是因为在实现集群策略过程中， 系统需要花费额外的资源开销。 随着系统承受并 发负载的继续加大，

45、集群的负载均衡策略将会发挥其作用， 使得在单机运行环境 下资源的使用率比在集群运行环境下递增更快。详细解答：第 12 题： 问题 3集群对系统性能有哪些贡献 ?有哪些弊端 ?该系统是否应该采用此集群部署 策略?参考答案：服务器集群的优势是能够提高系统的客户端并发性能服务等级， 用户能够体 验到更好的性能。 其弊端是带来较大的花费， 同时增加了维护费用。 在单机11 测试环境下， 创建工作流实例 B和工作流实例 C时，数据库服务器 CPU占用率平 均值达到 85%以上，基本接近瓶颈。应用服务器的集群策略使系统能够承受更多 的并发负载，这样就给数据库服务器带来更大的负载压力， CPU占用率会成为系

46、 统瓶颈。由此可见，该系统采用此集群策略是不合适的。详细解答： 第 13 题： 问题 4假设该工作流平台系统去年全年处理“税票录入”交易约 100 万笔，考虑 到 3 年后交易量递增到每年 200 万笔。假设每年交易量集中在 8 个月，每个月 20个工作日，每个工作日 8小时，试采用 80/20 原理估算系统服务器高峰期 “税票录入”的交易吞吐量 (tans/s) 。参考答案：本问题主要考查利用 80/20 法则估算系统服务器高峰期交易处理吞吐量 (tans/s) 的方法。 80/20 法则的原理可以概括为：每个工作日中 80%的业务 在 20%的时间内完成。在本问题中，业务量为 100000

47、0 2，处理时间为 820 83600。系统服务器高峰期“税票录入”的交易吞吐量为 (1000000 280%)/(8 2083600 20%)=1.74(tans/s)详细解答：试题五阅读以下关于 Web应用的相关叙述，根据要求回答问题。 说明 是一家在线旅游信息服务公司，其主要业务是为自助旅游 者提供关于旅游线路及周边信息的服务。 随着公司业务的不断发展， 公司用户要 求提供基于位置的增值旅游信息服务，即希望能够在给定位置 ( 利用 GPS全球定 位系统获取 ) 的情况下得到周边的地理位置、 交通、住宿和餐饮等旅游相关信息。 FT 软件公司承接了 公司管理信息系统升级的开发任务。 该软件公

48、 司的领域专家对需求进行深入分析， 并结合需求对现有系统的架构和运行模式进 行了认真分析，决定采用 Mashup(一种基于因特网的内容聚合技术 ) 集成来自其 合作网站 ( 假设为 P、Q、R、S)的信息，满足用户的需求。具体实现方式是：(1) 利用 P 网站提供的地图信息，得到用户位置相关的周边地理信息。(2) Q 网站根据用户的位置信息向其提供周边的公交线路等信息。(3) R 网站根据用户的位置信息向其提供周边的住宿信息。(4) S 网站根据用户的位置信息向其提供周边的餐饮信息。第 14 题： 问题 1图 6-10 是 公司进行 Mashup 的流程示意图，请阅读并补充图 中数字标出部分的

49、内容。12(1) 用户向 Tourist 网站请求服务，请求页面提供用户的位置信息(2)(3) (4) P 网站向 Tourist 网站返回用户所处位置周边的地图信息(5) 。(6) Q 网站向 Tourist 网站返回用户所处位置周边的交通信息(7) (8) Tourist 网站向用户返回用户所处位置周边整合的旅游信息 参考答案：Mashup程序从架构上是由客户机的 Web浏览器、 Mashup网站和 API/ 内容提 供者等 3 个不同的部分组成的，它们在逻辑上和物理上都是相互脱离的 (可能由 网络和组织边界分隔 ) 。Mashup的主要工作流程是：当移动用户向 Mashup网站 发起一个

50、请求时，通过 GPS系统附带自身的位置信息； Mashup 网站接受请求， 并将请求分解为对多个服务网站的数据请求调用， 并为发起调用进行准备； 针对 不同服务网站的调用接口， 采用不同的调用方式； 最终在：Mashup站点将请求信 息进行数据内容聚合，并将用户所处位置的整合信息返回。针对图 6-10 具体而 言， 公司进行 Mashup的工作流程如下。 (1) 用户向 Tourist 网 站请求服务，请求页面提供用户的位置信息。 (2)Tourist 网站接受请求， 将请求分解为对多个网站的数据请求调用，并为发起调用进行准备。 (3) 调 用 P 网站提供的 Web编程接口，给出 (提供)

51、用户位置信息，请求地图信息。 (4)P 网站向 Tourist 网站返回用户所处位置周边的地图信息。(5) 调用 Q网站的内容信息获取接口，给出 ( 提供)用户地理信息，请求用户周边的交通信息。 (6)Q 网站向 Tourist 网站返回用户所处位置周边的交通信息。(7) 调用 R 网站的内容信息获取接口，给出 ( 提供)用户地理信息，请求用户周边的住宿信息。 (8)R 网站向 Tourist 网站返回用户所处位置周边的住宿信息。(9) 调用 S 网站的内容信息获取接口，给出 ( 提供)用户地理信息，请求用户周边的餐饮信息。 (10)S 网站向 Tourist 网站返回用户所处位置周边的餐饮信息。 (11)Tourist 网站