2025年上半年系统架构设计师《综合知识》考试真题及答案

2025年上半年系统架构设计师《综合知识》考试练习题及答案一、单项选择题（共60题，每题1分，共60分。每题的备选项中，只有1个最符合题意）1.在软件架构设计中，事件驱动架构（EDA）的核心特征是（）。A.组件通过共享数据空间进行通信B.组件间通过显式调用传递控制流C.组件间通过发布-订阅机制传递事件D.组件按固定顺序处理输入输出流答案：C解析：事件驱动架构的核心是事件生产者发布事件，事件消费者通过订阅机制接收事件并触发相应处理，强调异步通信和松耦合，因此选C。共享数据空间是仓库风格特征（A错误），显式调用是调用-返回风格（B错误），固定顺序处理是管道-过滤器特征（D错误）。2.以下质量属性中，与软件架构的“可修改性”最相关的是（）。A.性能B.可测试性C.安全性D.互操作性答案：B解析：可修改性关注系统变更的难易程度，可测试性（B）通过模块化设计、接口隔离等手段，能降低修改后的测试成本，直接支持可修改性。性能（A）关注响应时间，安全性（C）关注访问控制，互操作性（D）关注系统间交互，均与可修改性关联较弱。3.某电商系统需要支持“双十一”期间每秒10万次的商品查询请求，架构设计时应重点优化的质量属性是（）。A.可用性B.性能C.可维护性D.可移植性答案：B解析：高并发查询场景下，系统需要在单位时间内处理大量请求，核心指标是响应时间和吞吐量，属于性能（B）优化范畴。可用性（A）关注系统无故障运行时间，可维护性（C）关注维护成本，可移植性（D）关注跨环境部署，均非当前场景重点。4.以下设计模式中，用于解决接口不兼容问题的是（）。A.适配器模式（Adapter）B.观察者模式（Observer）C.单例模式（Singleton）D.策略模式（Strategy）答案：A解析：适配器模式通过包装现有类，提供符合客户端期望的接口，解决接口不兼容问题（A正确）。观察者模式用于对象间的一对多通知（B错误），单例模式确保类仅有一个实例（C错误），策略模式定义算法族并可相互替换（D错误）。5.云计算服务模式中，用户负责操作系统维护的是（）。A.IaaS（基础设施即服务）B.PaaS（平台即服务）C.SaaS（软件即服务）D.DaaS（数据即服务）答案：A解析：IaaS层用户获取虚拟服务器、存储等基础设施，需自行管理操作系统、中间件和应用（A正确）。PaaS层用户聚焦应用开发，平台管理操作系统和中间件（B错误），SaaS层用户直接使用完整软件（C错误），DaaS是数据服务模式（D错误）。6.大数据处理中，用于实时处理流数据的技术是（）。A.HadoopMapReduceB.SparkRDDC.FlinkD.Hive答案：C解析：Flink是流处理框架，支持毫秒级延迟的实时数据处理（C正确）。MapReduce（A）和SparkRDD（B）主要用于批处理，Hive（D）是数据仓库工具，基于批处理引擎。7.在网络架构设计中，软件定义网络（SDN）的核心是（）。A.控制平面与数据平面分离B.硬件设备与软件解耦C.支持多协议标签交换（MPLS）D.采用静态路由策略答案：A解析：SDN通过将网络设备的控制平面（决策逻辑）与数据平面（转发操作）分离，实现集中式控制和灵活编程（A正确）。硬件解耦是白盒交换机特性（B错误），MPLS是传统网络技术（C错误），静态路由不符合SDN动态调整需求（D错误）。8.以下安全架构设计原则中，错误的是（）。A.最小权限原则：仅授予必要的访问权限B.纵深防御：在多个层次部署安全措施C.开放设计：依赖技术复杂性保证安全D.失效安全：系统故障时默认拒绝访问答案：C解析：开放设计原则要求安全机制不依赖于设计的隐秘性（如算法公开），依赖技术复杂性（C）违背该原则。其他选项均为正确安全原则。9.某金融系统要求交易数据在传输过程中不可篡改，应采用的技术是（）。A.对称加密（如AES）B.非对称加密（如RSA）C.哈希算法（如SHA-256）D.数字签名（如ECDSA）答案：C解析：哈希算法通过生成消息摘要，可验证数据完整性（防篡改），因此选C。对称加密（A）和非对称加密（B）用于confidentiality（机密性），数字签名（D）同时提供完整性、认证和不可否认性，但本题仅需防篡改，哈希更直接。10.微服务架构中，服务发现的主要作用是（）。A.管理服务之间的调用关系B.动态获取服务实例的网络地址C.实现服务的负载均衡D.监控服务的运行状态答案：B解析：服务发现解决微服务实例动态变化时的地址查询问题（B正确）。调用关系管理（A）属于服务治理，负载均衡（C）是服务发现后的操作，监控（D）是独立功能。11.以下关于架构评估的说法，错误的是（）。A.架构权衡分析方法（ATAM）关注质量属性间的权衡B.软件架构分析方法（SAAM）主要评估可修改性C.基于场景的评估方法需要构造具体的使用场景D.架构评估应在详细设计完成后进行答案：D解析：架构评估应在架构设计早期进行，以便尽早发现缺陷（D错误）。ATAM（A）、SAAM（B）、场景法（C）均为正确描述。12.企业级应用架构（EA）中，业务架构（BA）的核心输出是（）。A.应用系统交互图B.业务流程模型C.数据实体关系图D.基础设施拓扑图答案：B解析：业务架构聚焦业务战略、流程、组织等，核心输出是业务流程模型（B正确）。应用架构输出交互图（A），数据架构输出ER图（C），技术架构输出拓扑图（D）。13.容器化技术中，Docker镜像的特性是（）。A.运行时可写B.分层只读C.与宿主机内核强绑定D.每个容器独立运行完整操作系统答案：B解析：Docker镜像采用分层构建，每一层只读（B正确）。容器运行时通过联合文件系统创建可写层（A错误），容器共享宿主机内核（C错误），容器轻量不包含完整OS（D错误）。14.数据中心网络（DCN）设计中，“叶脊架构”的优势是（）。A.降低网络延迟B.简化路由配置C.提高横向流量转发效率D.支持传统三层网络架构答案：C解析：叶脊架构（Clos架构）中，叶交换机直接连接服务器，脊交换机连接叶交换机，横向流量通过脊交换机直接转发，避免传统三层架构的核心层瓶颈（C正确）。延迟（A）取决于物理距离，路由配置（B）因分布式控制可能更复杂，叶脊是新型架构（D错误）。15.以下关于领域驱动设计（DDD）的说法，正确的是（）。A.领域模型应与技术实现紧耦合B.聚合（Aggregate）是领域模型中的最小单元C.限界上下文（BoundedContext）用于划分领域边界D.实体（Entity）的标识由属性值决定答案：C解析：限界上下文定义领域模型的适用范围，划分不同子域的边界（C正确）。领域模型应与技术解耦（A错误），聚合是领域模型中的核心单元，包含多个实体和值对象（B错误），实体的标识独立于属性（D错误）。16.实时数据库（RTDB）的关键特性是（）。A.支持海量历史数据存储B.保证事务的实时性C.提供强一致性事务D.支持复杂的SQL查询答案：B解析：实时数据库强调对实时数据的快速处理和事务的时间约束（B正确）。海量存储（A）是传统数据库特性，强一致性（C）和复杂查询（D）非实时数据库核心。17.边缘计算架构中，边缘节点的主要功能是（）。A.集中存储全局数据B.处理低延迟、本地化的计算任务C.实现与云端的长连接通信D.运行复杂的大数据分析任务答案：B解析：边缘计算将计算任务下沉到靠近数据源的边缘节点，降低延迟，处理本地化需求（B正确）。全局存储（A）和复杂分析（D）由云端负责，长连接（C）是通信需求非核心功能。18.软件可靠性设计中，“N版本编程”属于（）。A.避错设计B.查错设计C.容错设计D.纠错设计答案：C解析：N版本编程通过多个独立开发的版本同时运行，取多数结果作为输出，属于容错设计（C正确）。避错（A）预防错误发生，查错（B）检测错误，纠错（D）自动修复错误。19.以下关于SOA（面向服务架构）的描述，错误的是（）。A.服务具有松耦合特性B.服务通过标准化接口交互C.服务应封装业务逻辑D.服务必须运行在单一技术平台答案：D解析：SOA强调服务的互操作性，支持跨技术平台（如Java和.NET服务交互），因此D错误。其他选项均为SOA核心特征。20.架构决策记录（ADR）的主要作用是（）。A.记录代码提交日志B.跟踪架构变更的原因和影响C.存储系统性能测试数据D.管理软件许可证信息答案：B解析：ADR用于记录关键架构决策的背景、选项、选择理由和影响，便于后续追溯和维护（B正确）。其他选项与ADR无关。21.某系统需要支持5个并发用户同时修改同一数据，应采用的并发控制机制是（）。A.乐观锁（OptimisticLocking）B.悲观锁（PessimisticLocking）C.读写锁（Read-WriteLock）D.无锁编程（Lock-Free）答案：B解析：悲观锁在修改前加锁，确保同一时间仅有一个用户修改，适用于高并发写场景（B正确）。乐观锁适用于读多写少（A错误），读写锁优化读性能（C错误），无锁编程复杂度高（D错误）。22.以下云计算部署模式中，适合金融行业核心系统的是（）。A.公有云B.私有云C.混合云D.社区云答案：B解析：金融核心系统对数据安全和合规性要求高，私有云由企业独立管理，符合需求（B正确）。公有云（A）共享资源，混合云（C）适用于部分业务上云，社区云（D）服务特定群体。23.大数据处理框架中，HBase的存储模型是（）。A.关系型表（Row-Column）B.键值对（Key-Value）C.列族（ColumnFamily）D.文档（Document）答案：C解析：HBase基于Bigtable设计，采用列族存储模型，每个列族包含多个列（C正确）。关系型（A）是MySQL，键值对（B）是Redis，文档（D）是MongoDB。24.网络安全架构中，零信任模型（ZeroTrust）的核心假设是（）。A.网络内部是安全的B.所有访问请求都不可信C.设备身份无需验证D.数据传输无需加密答案：B解析：零信任模型假设“永远不信任，始终验证”，所有访问请求（无论内外）都需验证身份和权限（B正确）。其他选项违背零信任原则。25.以下关于架构模式（ArchitecturalPattern）的说法，正确的是（）。A.模式是解决特定问题的通用解决方案B.模式与具体技术实现强相关C.模式仅适用于软件架构设计D.模式无需考虑上下文环境答案：A解析：模式是在特定上下文下解决某类问题的通用方案（A正确）。模式独立于技术（B错误），可应用于其他领域（如建筑）（C错误），需明确上下文（D错误）。（注：因篇幅限制，此处仅展示前25题，实际考试含60题，后续题目覆盖分布式系统、嵌入式架构、AI系统架构、架构演化等方向，题型设计遵循“基础概念+场景应用”结合原则。）二、综合题（共4题，每题15分，共60分）试题一：微服务架构设计某电商公司计划将单体架构的订单系统改造为微服务架构，需求如下：-支持日均100万单的创建、查询和修改操作；-订单数据需与库存、支付、物流系统实时同步；-要求故障隔离，单个服务故障不影响其他服务；-支持弹性扩缩容，应对大促期间的流量高峰。问题1：请设计微服务拆分的主要依据（5分）。问题2：为实现订单与其他系统的实时同步，应采用哪种分布式事务解决方案？说明理由（5分）。问题3：为保障故障隔离，需在架构中引入哪些关键组件？列举并说明其作用（5分）。答案：问题1：微服务拆分依据包括：（1）业务功能内聚性：按业务领域拆分（如订单创建、订单查询、物流关联），确保单一职责；（2）数据独立性：每个服务管理独立的数据库（如订单服务管理订单库，库存服务管理库存库），避免共享数据库；（3）流量特征：高并发操作（如订单创建）单独拆分，低频率操作（如历史订单查询）合并；（4）组织架构（康威定律）：按团队职责划分服务边界，匹配开发和维护团队结构；（5）故障影响范围：将可能发生故障的模块（如支付接口调用）拆分为独立服务，限制故障传播。问题2：应采用事件驱动的最终一致性方案（如基于消息队列的可靠事件模式）。理由：（1）订单与库存、支付、物流的同步属于跨服务操作，强一致性（如两阶段提交）性能开销大，无法满足100万单/日的高并发需求；（2）消息队列（如Kafka、RocketMQ）可异步传递事件（如“订单创建成功”事件），各服务消费事件并更新本地数据，通过补偿机制（如重试、回滚）实现最终一致；（3）该方案解耦服务间依赖，支持高吞吐量，符合弹性扩缩容需求。问题3：关键组件及作用：（1）服务熔断（如Hystrix、Resilience4J）：当服务调用失败率超过阈值时，切断请求并返回默认值，防止故障级联；（2）服务限流（如Sentinel）：限制进入服务的请求速率，保护服务不被突发流量压垮；（3）服务隔离（线程池隔离/信号量隔离）：为不同服务分配独立线程池，避免某个服务耗尽资源影响其他服务；（4）分布式链路追踪（如Jaeger、Zipkin）：跟踪请求在各服务间的调用路径，快速定位故障源；（5）健康检查（如K8sProbe）：定期检测服务实例状态，自动剔除不可用实例，避免流量路由到故障节点。试题二：云原生架构优化某企业将核心业务系统迁移至云平台，采用云原生架构，但运行中出现以下问题：-容器实例频繁重启，日志显示“内存不足”；-服务间调用延迟不稳定，部分跨可用区调用延迟高达200ms；-监控数据分散在各服务日志中，故障排查耗时。问题1：分析容器内存不足的可能原因及解决措施（5分）。问题2：针对服务间调用延迟问题，提出架构优化建议（5分）。问题3：设计集中式监控方案，需包含关键组件及数据流程（5分）。答案：问题1：可能原因及措施：（1）容器资源配额不合理：CPU/内存请求（Requests）和限制（Limits）设置过低，导致容器被OOM（内存溢出）killer终止。解决：通过压测确定合理的资源配额，设置Requests为基础需求，Limits为最大允许值；（2）内存泄漏：服务代码存在未释放的资源（如未关闭的数据库连接）。解决：使用内存分析工具（如JProfiler）定位泄漏点，修复代码并添加内存使用监控；（3）突发流量导致内存峰值：大促期间请求激增，容器内存占用超过Limits。解决：配置自动扩缩容（HPA），根据内存使用率动态增加容器实例；（4）镜像冗余：容器镜像包含不必要的依赖，占用额外内存。解决：采用多阶段构建优化镜像，移除冗余文件（如调试工具）。问题2：优化建议：（1）服务本地化部署：将频繁调用的服务对（如订单服务和库存服务）部署在同一可用区（AZ），减少跨AZ网络延迟；（2）服务网格（如Istio）：通过Sidecar代理优化服务间通信，支持智能路由（优先选择同AZ实例）、连接池管理（复用TCP连接）降低延迟；（3）缓存热点数据：对高频访问的静态数据（如商品信息）使用Redis或本地缓存（Caffeine），减少数据库查询次数；（4）优化网络架构：使用云厂商的高速内网（如AWSVPCpeering、阿里云高速通道）替代公网传输，降低跨AZ延迟；（5）异步通信改造：将非实时依赖（如物流通知）从同步调用改为消息队列异步处理，避免同步等待带来的延迟累积。问题3：集中式监控方案：关键组件：（1）数据采集：Prometheus（指标）、Fluentd（日志）、Jaeger（链路）；（2）存储：PrometheusServer（时间序列数据）、Elasticsearch（日志）、Cassandra（链路追踪）；（3）可视化：Grafana（指标看板）、Kibana（日志分析）；（4）告警：Alertmanager（基于Prometheus规则触发告警）。数据流程：（1）指标采集：各服务通过Exporter（如JMXExporter）暴露指标，Prometheus定时拉取（Pull模式）；（2）日志采集：容器通过FluentdDaemonSet收集日志，发送至Elasticsearch存储；（3）链路追踪：请求进入服务时生成TraceID，通过IstioSidecar注入上下文，各服务将调用信息发送至JaegerCollector；（4）数据聚合：Prometheus将指标存储为时间序列，Elasticsearch对日志进行分词索引，Jaeger将链路数据存储为Span树；（5）可视化与告警：Grafana/Kibana从存储组件读取数据并展示，Alertmanager根据预设阈值（如内存使用率>90%）触发邮件/钉钉告警。试题三：数据中心网络架构设计某企业计划建设新数据中心，需求如下：-支持1000台服务器，每台服务器双网卡，带宽10Gbps；-要求网络冗余：单链路/单设备故障不影响业务；-支持横向流量（服务器间互访）占比60%，纵向流量（访问公网/总部）占比40%；-未来3年服务器数量预计增长至2000台。问题1：设计数据中心网络分层模型，说明各层功能及设备选型（5分）。问题2：计算核心层与汇聚层之间的总带宽需求（需列出计算过程）（5分）。问题3：提出应对服务器数量增长的扩展性设计（5分）。答案：问题1：分层模型采用“叶脊架构”（三层可简化为叶脊两层）：（1）叶层（LeafLayer）：-功能：直接连接服务器，提供服务器到网络的接入，终结服务器的二层连接；-设备选型：10/25Gbps多端口交换机（如Arista7050），每台叶交换机连接32台服务器（10Gbps端口），需1000/32≈32台（实际取32台，每台连接31-32台）；-冗余设计：每台服务器双网卡连接两台不同叶交换机（链路聚合LACP），实现单链路故障冗余。（2）脊层（SpineLayer）：-功能：连接叶交换机，提供叶层之间的横向流量转发，实现无阻塞交换；-设备选型：40/100Gbps高带宽交换机（如CiscoNexus9500），脊交换机数量需满足叶脊全连接（避免带宽瓶颈）；-冗余设计：每台叶交换机连接所有脊交换机，单台脊交换机故障时，流量通过其他脊交换机转发。问题2：带宽需求计算：（1）横向流量占比60%，总服务器间流量=1000台×10Gbps×60%=6000Gbps（全双工需×2，实际取单工计算）；（2）叶脊架构中，每台叶交换机的上行带宽需满足所连服务器的横向流量总和。假设每台叶交换机连接32台服务器，单台叶交换机的横向流量=32×10Gbps×60%=192Gbps；（3）脊交换机需聚合所有叶交换机的上行流量。叶交换机数量32台，每台连接N台脊交换机，为实现无阻塞，脊交换机数量应≥叶交换机数量的平方根（经验值）。取脊交换机数量8台，则每台脊交换机的总带宽=32台叶×192Gbps/8台脊=768Gbps；（4）考虑冗余（单台脊交换机故障时，剩余7台需承载全部流量），实际带宽需×（8/7）≈1.14，因此脊交换机单台带宽≥768×1.14≈876Gbps，选择100Gbps端口的交换机（如10×100Gbps=1000Gbps）满足需求。问题3：扩展性设计：（1）弹性架构：采用白盒交换机+OpenFlow协议，支持软件定义扩展，无需更换硬件即可升级功能；（2）模块化设备：选择支持扩展槽的脊/叶交换机（如可添加100Gbps模块），未来服务器升级至25Gbps时，只需更换端口模块；（3）分层扩展：服务器数量增至2000台时，新增叶交换机（数量翻倍至64台），脊交换机数量按叶脊全连接原则增加至16台（保持无阻塞）；（4）横向扩展：采用VXLAN技术扩展二层网络范围，支持跨叶交换机的虚拟机迁移，避免IP地址冲突；（5）自动化运维：通过SDN控制器（如ONOS）实现网络设备的自动发现、配置和故障切换，降低扩展时的人工操作成本。试题四：安全架构设计某医疗行业客户需要设计一套患者信息管理系统（PIMS），安全需求如下：-患者敏感信息（姓名、身份证号、诊断结果）需加密存储；-医生、护士、管理员的访问权限需严格区分；-系统需抵御SQL注入、XSS等常见Web攻击；-满足《个人信息保护法》和HIPAA（健康保险携带和责任法案）合规要求。问题1：设计患者敏感信息的加密存储方案（需说明加密算法、密钥管理方式）（5分）。问题2：设计基于角色的访问控制（RBAC）模型，画出模型示意图（文字描述即可）并说明各要素关系（5分）。问题3：提出抵御SQL注入和XSS攻击的技术措施（5分）。答案：问题1：加密存储方案：（1）加密算法：-主数据加密：对身份证号、诊断结果等敏感字段使用AES-256对称加密（块加密，安全性高）；-密钥加密：AES密钥通过RSA-2048非对称加密（公钥加密，私钥解密）存储在密钥管理服务（KMS）中；-哈希处理：姓名等可标识信息使用SHA-256加盐哈