2026下半年系统架构设计师下午真题答案及解析

2026下半年系统架构设计师下午练习题答案及解析一、试题一（必答题，25分）【说明】某大型电商集团计划对现有订单履约系统进行重构，目标是在2027年“双11”大促支撑日均1.2亿单、峰值18万单/秒的业务量。集团技术委员会要求新系统具备以下约束：1.必须采用“单元化+分片”架构，单元内闭环，单元间禁止跨库Join；2.所有写操作必须基于Saga模式实现最终一致性，不允许使用2PC；3.履约时效核心指标≤45min，P99延迟≤30s；4.预算有限，只新增不超过30%的服务器；5.灰度发布窗口≤5min，支持秒级回滚。【问题1】（8分）结合上述约束，给出订单履约域的“单元化分片”策略，要求：（1）说明分片键选取原则与最终方案；（2）给出单元容量模型，论证为何能满足峰值18万单/秒；（3）说明如何避免热点单元，并给出热点单元发生时的应急三板斧。【答案与解析】（1）分片键选取原则：①业务隔离性：履约过程围绕订单号展开，订单号天然具备生命周期闭环；②数据均匀性：订单号后六位作为Hash空间，可将数据离散到2^20个桶；③可扩展性：订单号包含“业务线+年份+顺序号”，顺序号段可预留未来10年；④不可变性：订单号一旦生成不可变更，避免ReSharding。最终方案：采用“订单号后六位HashMod2^10=1024”作为分片键，每分片对应一个逻辑单元（Unit），共1024个Unit。（2）单元容量模型：单Unit峰值写QPS=180000/1024≈176单/秒；单Unit峰值读QPS≈176×3（读写比1:3）≈528；单Unit日订单量=1.2亿/1024≈11.7万；单Unit所需MySQL连接数：176×1.2（连接池膨胀系数）≈211；单UnitCPU：176×25ms（单次写CPU耗时）≈4.4核；单Unit内存：订单缓存+库存缓存≈4GB；单Unit磁盘：11.7万×2KB≈234MB/日，SSD可支撑；综上，一个8C32G+500GSSD容器可承载2个Unit，原集群共800台物理机，新增30%即240台，合计1040台，可部署1024个Unit，余16台做Buffer，模型成立。（3）热点单元避免与应急：①避免：采用“两段随机”——订单号顺序段预随机跳号，每日跳号区间≥2000万，打散热点商家；②监测：基于Flink实时计算单元写QPS，滑动30s窗口超阈值3倍即报警；③应急三板斧：a.秒级限流：在API网关针对热点UnitID下发令牌桶，速率降至50%；b.秒级扩容：基于K8sHPA，30s内弹出同配置Pod，平均分摊流量；c.秒级切流：将热点Unit逻辑拆分为两个子Unit，修改Hash映射表并推送至SDK，客户端5s内生效，零数据迁移。【问题2】（9分）针对Saga模式，设计履约域的“T型”补偿流程：（1）给出正常流程的6个事务步骤，并说明每个步骤的补偿接口；（2）说明补偿接口幂等性实现机制；（3）若步骤4“扣减实物库存”超时15s仍无响应，请给出决策表，判断应补偿还是重试，并说明理由。【答案与解析】（1）正常流程与补偿：①创建履约单（createFulfillment）→补偿：cancelFulfillment；②预占物流面单（reserveWaybill）→补偿：releaseWaybill；③预拣货（prePick）→补偿：unPrePick；④扣减实物库存（deductInventory）→补偿：addInventory；⑤下发分拣（startSort）→补偿：reverseSort；⑥出库（confirmOutbound）→补偿：cancelOutbound。（2）幂等性机制：①唯一幂等号：订单号+“SAGA”+步骤序号；②状态机：每步骤记录status∈{INIT,DOING,SUCCESS,COMPENSATE}；③补偿接口使用“InsertIgnore”写入补偿流水，成功则执行业务，失败直接返回Success，保证AtLeastOnce下结果唯一。（3）决策表：条件1：库存服务健康检测=FAIL→直接补偿；条件2：健康检测=PASS且超时15s→查询库存冻结表； a.若冻结存在且金额=请求金额→重试最多1次； b.若冻结不存在→补偿； c.若冻结金额不一致→补偿；理由：冻结表是库存服务内部幂等记录，金额一致说明请求已落库，重试可复用；其余情况均可能产生脏扣，必须补偿。【问题3】（8分）为满足“灰度发布窗口≤5min、秒级回滚”，设计一套“双标签+影子路由”方案：（1）说明双标签的生成规则与在HTTP/RocketMQ/MySQL三种中间件中的透传方式；（2）给出影子路由表结构，并说明如何在5min内完成1000台Pod的灰度；（3）若灰度版本出现P99延迟突增到60s，请给出秒级回滚的详细指令序列（含kubectl与配置中心指令）。【答案与解析】（1）双标签：①版本标签：XCanaryVersion=v2.1.0canary.20261110；②流量标签：XTrafficTag=uid%1000∈[0,9]即千分之一灰度；透传方式：HTTP：网关自动带Header；RocketMQ：消息属性putUserProperty("CV","v2.1.0canary…")；MySQL：通过连接属性，在SQL注释中携带/+Canary_Version…/，由DBProxy解析。（2）影子路由表：字段：service_name,default_version,canary_version,canary_weight,update_time；初始weight=0，灰度时批量改为1%，同时下发至EnvoySidecar；5min内灰度1000台：①基于ArgoRollout，设置steps:[{setWeight:1},{pause:{duration:5m}}]；②利用K8sInPlaceUpdate，只替换镜像层，无需重建Pod，平均10s/批次，100批次≈1000s<5min。（3）秒级回滚指令：①kubectlargorolloutsundorollout/fulfillmentnorder；②配置中心Apollo发布key=canary.weight=0；③执行kubectlpatchenvoyfiltercanaryfilternistiosystemtype='json'p='[{"op":"replace","path":"/spec/config/patches/0/match/routeConfiguration/vhost/routes/0/route/weightedClusters/clusters/1/weight","value":0}]'；④观察Prometheus：istio_request_duration_seconds_p99<2s即回滚成功，总耗时≈3s。二、试题二（选答题，25分，从四题中选做一题）【说明】某省“智慧司法”区块链电子送达平台，采用Fabric2.4构建，法院作为Orderer节点，律所与当事人组织为Peer节点。链码采用Go语言，实现“送达文书Hash上链+送达过程日志上链”。现需对接互联网法院在线诉讼系统，日均上链交易4.5万笔，峰值500TPS，每笔交易约2KB。【问题1】（8分）给出Fabric性能瓶颈分析，并说明为何在500TPS场景下，仅用5个Orderer节点即可满足，需列出计算公式。【答案与解析】瓶颈1：Orderer的KafkaRaft切片大小；瓶颈2：区块最大8MB，单笔2KB→每块最多4000笔；瓶颈3：出块时间≤1s，否则客户端超时；计算：目标TPS=500；每块交易数=500×2=1000（设2s出块）；区块大小=1000×2KB=2MB<8MB；单个OrdererCPU：Kafka线程+Raft线程≈0.8核/100TPS，故500TPS需4核；5个Orderer共20核，冗余度>2，满足。【问题2】（9分）链码需实现“送达即生效”业务，要求：（1）给出链码状态机，含状态、事件、迁移条件；（2）说明如何防止“双花”送达，即同一文书重复上链；（3）若法院节点私自篡改本地世界状态，请给出“轻节点+SPV”验证方案，并给出Merkle路径校验伪代码。【答案与解析】（1）状态机：状态：Draft→Sent→Received→Ack→Completed；事件：send,receive,ack,timeout；迁移：Draft—send→Sent[guard:签名合法]；Sent—receive→Received[guard:Peer多数背书]；Received—ack→Completed[guard:原告公钥验签]；Sent—timeout→Completed[guard:72h过期]。（2）防双花：文书Hash作为Key，链码首次PutState时检查Key不存在；若已存在，返回错误码DUPLICATE，并携带首次交易TxID；客户端收到DUPLICATE后，调用GetHistoryForKey展示首次上链时间，实现业务去重。（3）轻节点SPV：法院篡改仅影响本地CouchDB，无法篡改区块哈希；轻节点只保存区块头（32Byte/块），验证时获取Merkle路径：伪代码：funcverify(txIDstring,headerBlockHeader,path[]MerkleNode)bool{ root:=header.TxMerkleRoot h:=sha256(txID) for_,node:=rangepath{  ifnode.Left{   h=sha256(h+node.Hash)  }else{   h=sha256(node.Hash+h)  } } returnh==root}路径深度log2(4000)≈12节点，每条路径384Byte，轻节点可在200ms内完成校验。【问题3】（8分）链码升级采用“零中断”策略，请给出：（1）FabricLifecycle审批流程，需列出所有CLI命令；（2）说明如何在新链码中兼容旧数据，给出CouchDBJSON字段兼容规则；（3）若升级后发现新链码Gas消耗翻倍，请给出在线回退方案，并说明如何防止“分叉”风险。【答案与解析】（1）审批流程：peerlifecyclechaincodepackagescc.tar.gzpchaincode/ndeliveryvv2peerlifecyclechaincodeinstallscc.tar.gzpeerlifecyclechaincodequeryinstalled获取packageidpeerlifecyclechaincodeapproveformyorgoorderer:7050packageid${PKG}channelIDjusticenamedeliveryvv2sequence2signaturepolicy"OR('Org1MSP.peer','Org2MSP.peer')"peerlifecyclechaincodecheckcommitreadinesspeerlifecyclechaincodecommitoorderer:7050channelIDjusticenamedeliveryvv2sequence2（2）兼容规则：①新增字段采用“omitempty”标签，旧数据缺失时默认零值；②不改现有字段名与类型；③在CouchDB创建索引时，使用partial_filter_expression排除旧数据，避免全表扫描。（3）回退：①提前保留v1备份Pod；②使用蓝绿策略，将背书节点标签由v2→v1，重启Docker容器；③在orderer系统通道提交config_update，将链码版本sequence回滚到1；防止分叉：在channel配置设置MessageMaxBytes=1MB，限制v2超大交易写入；同时设置BlockValidation策略为v1&v2同时背书，直到所有组织确认回退完成，再移除v2策略，确保无分叉块产生。三、试题三（选答题，25分）【说明】某车企研发“车云协同”自动驾驶系统，车端SoC算力30TOPS，云端GPU池算力≥5000TFLOPS。系统采用ROS2DDS通信，车端运行10个实时节点，周期分别为10ms、20ms、50ms，需通过5Guplink上行原始激光雷达点云（速率约1.2Gbps）到云端做模型蒸馏。【问题1】（8分）给出车端CPU调度方案，要求：（1）说明为何LinuxCFS无法满足10ms周期节点Deadline，并给出证据；（2）设计基于DDSXTYPES的“优先级继承”机制，避免优先级反转；（3）给出CPU亲和性配置，确保30TOPSNPU与8核ARMA78互不干扰。【答案与解析】（1）CFS证据：CFS最小调度粒度0.75ms，目标延迟6ms，当任务数>8时，理论延迟=0.75×8=6ms，但10ms周期节点需最坏响应<2ms，CFS无法满足；实测：cyclictestp95mSp90i200d300s，最大延迟达3.8ms>2ms，故需采用PREEMPT_RT。（2）优先级继承：DDS使用RMW层eProsima，扩展WriterAttributes：structPriorityInheritedQoS{ longnode_priority; stringmutex_name;};当低优先级Writer持有全局“PointCloudMutex”时，若高优先级Reader请求，中间件自动提升Writer优先级至Reader同级，释放后恢复，避免反转。（3）CPU亲和：isolcpus=25inkernelcmdline；NPU驱动绑定到CPU67，中断亲和绑定到CPU6；ROS2节点tasksetc23，10ms节点独占CPU2；20ms节点CPU3；50ms节点CPU45；NPU与A78无共享L3，实测NPU负载90%时A78延迟抖动<50µs。【问题2】（9分）针对1.2Gbps上行点云，设计“边缘预处理+动态码率”压缩管道：（1）给出点云下采样算法，要求信息损失<1%，并给出数学证明；（2）说明如何基于5GQoS预测模型动态调整码率，给出神经网络结构（含参数量）；（3）若隧道内5G信号降至10Mbps，给出切换至“关键帧+语义掩码”传输的详细流程，并计算此时数据速率。【答案与解析】（1）下采样：采用VoxelGrid滤波，体素边长d=0.1m；信息损失率η=1(1d/R)^3，R=探测距离100m；η≈1(10.001)^3≈0.3%<1%，证毕。（2）QoS预测模型：输入：RSRP,RSRQ,SINR,CQI,车速v,基站负载ρ；网络：Layer1:Dense64,ReLULayer2:Dense32,ReLULayer3:Dense16,ReLUOutput:Dense1,Sigmoid→可用带宽B̂参数量：64×6+64+32×64+32+16×32+16+1×16+1=6277，≈6k，车端MCU可运行。（3）隧道切换流程：①监测B̂<10Mbps持续3s，触发ModeSwitch；②车端提取关键帧：每1s选一帧完整点云，其余帧仅传输动态物体掩码；③语义掩码采用8bit/pixel，分辨率640×576，压缩率H.265100:1；数据速率=关键帧1.2Gbps/30+掩码640×576×8×30/100≈40Mbps+0.88Mbps≈40.9Mbps>10Mbps；进一步降低：关键帧降采样至0.2Gbps，掩码帧率降至10Hz，最终速率=0.2/30+0.88/3≈6.7Mbps+2.9Mbps=9.6Mbps<10Mbps，满足。【问题3】（8分）云端采用“异构混合精度”训练，要求：（1）给出FP16+BF16+FP32混合策略，说明哪一层用何种精度及理由；（2）设计“车云协同”梯度压缩协议，压缩率≥95%，并给出TopK与Quantizati