系统架构与优化面试题

2026年系统架构与优化面试题一、单选题（共5题，每题2分，总计10分）（考察基础理论与技术选型能力，结合当前企业级应用场景）1.在分布式系统中，如何解决CAP理论中的最终一致性问题？A.采用强一致性协议（如Paxos/Raft）B.使用消息队列（如Kafka）异步传输数据C.强制所有节点实时同步数据D.放弃一致性，优先保证可用性2.以下哪种架构模式最适合高并发、低延迟的在线交易系统？A.微服务架构B.SOA架构C.单体架构D.事件驱动架构3.在数据库优化中，以下哪种方法可以有效减少全表扫描？A.增加索引覆盖B.批量插入数据C.使用缓存替代数据库查询D.修改业务逻辑避免复杂查询4.对于分布式事务，两阶段提交（2PC）协议的主要缺点是什么？A.实现简单B.无法保证数据一致性C.需要网络分区容错D.容易导致系统阻塞5.在微服务架构中，服务间通信最常用的协议是？A.HTTP/RESTB.RPC（gRPC）C.MQTTD.Thrift二、多选题（共5题，每题3分，总计15分）（考察架构设计中的权衡与优化策略）1.以下哪些技术可以用于提升系统吞吐量？A.数据库读写分离B.垂直扩展（scale-up）C.负载均衡（如Nginx）D.代码级缓存（如Redis）2.在分布式缓存设计中，以下哪些场景需要考虑缓存雪崩问题？A.缓存过期时间集中B.高并发请求C.缓存集群扩容不及时D.数据库压力过小3.微服务架构中，服务治理常用的手段包括？A.服务注册与发现（如Consul）B.负载均衡（如Eureka）C.服务熔断（如Hystrix）D.API网关（如Kong）4.以下哪些属于数据库性能优化手段？A.索引优化B.分库分表C.SQL查询重构D.硬件升级5.在系统监控中，以下哪些指标属于关键性能指标（KPI）？A.响应时间B.并发量C.磁盘I/OD.CPU利用率三、简答题（共5题，每题4分，总计20分）（考察对分布式系统核心问题的理解与解决方案）1.简述分布式系统中的“脑裂”问题及其解决方案。2.如何设计一个高可用的分布式存储系统？3.解释“分布式锁”的实现原理及其适用场景。4.在系统优化中，如何平衡数据库索引数量与查询性能？5.简述服务熔断的目的是什么，并说明常见的熔断策略。四、论述题（共3题，每题8分，总计24分）（考察架构设计、问题排查与优化能力）1.某电商平台订单系统面临高并发挑战，请设计一个分库分表的方案，并说明如何解决数据一致性问题。2.假设一个分布式消息队列（如Kafka）出现延迟积压，如何排查原因并优化？3.在一个微服务系统中，如何实现服务降级与限流，并说明其背后的设计思想。五、开放题（共1题，10分）（考察实际业务场景下的架构设计能力）某金融机构需要构建一个实时风控系统，该系统需要处理海量交易数据并快速做出决策。请设计一个高可用的架构方案，并说明如何保证数据一致性、降低延迟。答案与解析一、单选题答案与解析1.B-解析：最终一致性通常通过异步消息传递（如Kafka、RabbitMQ）实现，允许系统在短暂不一致的状态下恢复数据同步。强一致性协议（A）牺牲可用性，Paxos/Raft（A）适用于强一致性场景。C选项不现实，D选项违反一致性要求。2.C-解析：单体架构适合高并发、低延迟场景，因为所有逻辑集中在单一进程，避免服务间通信开销。微服务（A）适合复杂业务拆分，但通信成本高；SOA（B）和事件驱动（D）更适合中低并发场景。3.A-解析：索引覆盖是最直接优化手段，避免全表扫描。批量插入（B）影响事务量，缓存（C）可能覆盖部分场景，硬件升级（D）成本高且非根本解决。4.D-解析：2PC的缺点是阻塞，任何节点故障会导致全系统停滞。A（简单）是优点；B（一致性）是目标；C（分区容错）需要补偿机制。5.A-解析：REST/HTTP是微服务间通信标准，跨语言兼容性好。gRPC（B）性能高但依赖Protobuf；MQTT（C）适合物联网；Thrift（D）已逐渐被替代。二、多选题答案与解析1.A、C、D-解析：读写分离（A）提升数据库并发；负载均衡（C）分散流量；缓存（D）减少后端压力。垂直扩展（B）成本高，仅适用于短期峰值。2.A、B、C-解析：缓存雪崩因大量缓存失效导致数据库过载。集中过期（A）、高并发（B）、扩容不及时（C）是主因。D（低数据库压力）不会引发雪崩。3.A、B、C、D-解析：服务治理涵盖注册发现（A）、负载均衡（B）、熔断（C）、API网关（D）。4.A、B、C-解析：索引优化（A）、分库分表（B）、SQL重构（C）是优化手段。硬件升级（D）是辅助手段，非根本解。5.A、B、D-解析：KPI包括响应时间（A）、并发量（B）、CPU/内存（D）。磁盘I/O（C）重要但非核心KPI。三、简答题答案与解析1.脑裂问题及解决方案-问题：分布式集群因网络分区导致同一节点被分属不同领导，产生冲突。-解决方案：-使用心跳检测（如Raft/Paxos）确保单领导；-网络隔离（如VRRP）。2.高可用分布式存储设计-方案：-数据分片+副本（如Ceph）；-多地域部署+同步/异步复制；-定期数据校验。3.分布式锁原理及场景-原理：通过Redis/数据库实现互斥，如Redlock算法。-场景：分布式事务、库存扣减等需全局同步操作。4.数据库索引平衡策略-原则：按查询频率建索引，避免冗余（如复合索引）；-使用覆盖索引减少表扫描；-定期分析慢查询优化。5.服务熔断目的及策略-目的：防止故障扩散，保障核心服务稳定。-策略：计数器（如Hystrix）超限后降级或限流。四、论述题答案与解析1.分库分表方案与数据一致性-方案：-水平分表（按业务线/哈希）；-垂直分库（多库分表）；-分布式事务（如TCC/本地消息表）。-一致性：-分布式事务保证跨库原子性；-最终一致性通过消息队列补偿。2.Kafka延迟积压排查与优化-排查：-检查生产者速率vs消费者处理能力；-网络延迟/分区数不足；-消费者内存不足。-优化：-增加消费者副本；-调整批处理大小；-优化消费逻辑。3.服务降级与限流设计-降级：熔断器（如Hystrix）隔离依赖；-限流：令牌桶/漏桶算法；-设计思想：牺牲部分功能保核心业务。五、开放题答案与解析实时风控系统架构设计-架构：1.数据采集层（消息队列