软件架构师面试题及分布式系统设计含答案

2026年软件架构师面试题及分布式系统设计含答案一、单选题（共10题，每题2分）1.在分布式系统中，以下哪种协议通常用于实现服务发现？A.HTTP/HTTPSB.DNSC.gRPCD.WebSocket答案：B解析：DNS协议常用于服务发现，通过域名解析将服务名映射为IP地址和端口，便于客户端动态访问服务。2.微服务架构中，API网关的主要作用是什么？A.数据持久化B.负载均衡C.用户认证D.事务管理答案：C解析：API网关负责统一处理外部请求，包括认证、限流、路由等，是微服务架构中的前端入口。3.分布式事务中，两阶段提交（2PC）的主要问题是？A.容错性差B.性能高C.实时性低D.并发能力强答案：A解析：2PC协议在协调者宕机时无法完成事务，存在单点故障，容错性较差。4.在分布式缓存中，Redis和Memcached的主要区别是什么？A.持久化能力B.内存大小C.数据结构支持D.协议支持答案：C解析：Redis支持更丰富的数据结构（如列表、集合），而Memcached仅支持键值对。5.负载均衡算法中，最少连接（LeastConnections）适用于哪种场景？A.静态资源服务B.CPU密集型任务C.内存密集型任务D.I/O密集型任务答案：D解析：最少连接算法优先分配给活跃连接最少的节点，适合I/O密集型服务。6.在分布式消息队列中，Kafka和RabbitMQ的主要区别是什么？A.可扩展性B.消息可靠性C.协议支持D.功能丰富度答案：B解析：Kafka通过分区和副本机制提供更高的消息可靠性，适合高吞吐场景。7.CAP理论中，分布式系统无法同时满足的是？A.一致性（Consistency）B.可用性（Availability）C.分区容错性（PartitionTolerance）D.可扩展性（Scalability）答案：A解析：CAP理论指出，分布式系统最多只能同时满足一致性、可用性和分区容错性中的两项。8.在分布式数据库分片中，水平分片（Sharding）的主要目的是？A.提高查询性能B.简化运维C.增强安全性D.减少数据冗余答案：A解析：水平分片通过将数据分散到多个表或节点，可提升查询吞吐量和并发能力。9.服务熔断机制的主要作用是什么？A.防止DDoS攻击B.提高系统稳定性C.优化资源利用率D.减少网络延迟答案：B解析：熔断机制在服务异常时快速隔离，防止故障扩散，提升系统稳定性。10.在分布式系统中，一致性哈希（ConsistentHashing）的主要优势是什么？A.节点扩展简单B.均匀负载分配C.快速故障恢复D.低网络开销答案：B解析：一致性哈希通过虚拟节点和环状结构，实现动态扩容时的负载均衡。二、多选题（共5题，每题3分）1.分布式系统中的常见瓶颈有哪些？A.网络延迟B.内存不足C.CPU过载D.存储I/OE.代码逻辑缺陷答案：A、C、D解析：网络延迟、CPU过载和存储I/O是分布式系统常见的性能瓶颈，代码缺陷属于运维问题。2.微服务架构中，服务容错常用的策略有哪些？A.重试机制B.超时设置C.服务降级D.熔断器E.负载均衡答案：A、B、C、D解析：重试、超时、降级和熔断是服务容错的核心策略，负载均衡属于资源分配。3.分布式缓存常见的问题有哪些？A.缓存雪崩B.缓存击穿C.数据不一致D.内存泄漏E.网络抖动答案：A、B、C解析：缓存雪崩、击穿和不一致是缓存常见问题，内存泄漏和网络抖动属于基础设施问题。4.分布式事务的解决方案有哪些？A.TCC（Try-Confirm-Cancel）B.SagaC.本地消息表D.2PCE.可靠消息最终一致性答案：A、B、C、E解析：TCC、Saga、本地消息表和可靠消息最终一致性是主流方案，2PC因容错性差较少使用。5.负载均衡的常见算法有哪些？A.轮询（RoundRobin）B.最少连接（LeastConnections）C.IP哈希（IPHash）D.加权轮询（WeightedRoundRobin）E.最小响应时间（LeastResponseTime）答案：A、B、C、D、E解析：负载均衡算法包括轮询、最少连接、IP哈希、加权轮询和最小响应时间。三、简答题（共5题，每题5分）1.简述分布式锁的实现原理。答案：分布式锁通常通过以下方式实现：-Redis锁：使用SETNX命令实现互斥，配合EXPIRE防止死锁。-ZooKeeper锁：通过临时有序节点实现公平锁，客户端监听前一个节点。-数据库锁：利用事务和行锁（如MySQL的InnoDB）实现分布式锁。解析：分布式锁的核心是确保同一时间只有一个客户端能执行关键操作，常见实现包括Redis、ZooKeeper和数据库锁。2.解释什么是分布式缓存雪崩，如何缓解？答案：缓存雪崩是指缓存集中过期或被清理，导致大量请求直接访问数据库。-缓解措施：-设置缓存预热机制，提前加载热点数据。-使用互斥锁或分布式锁防止缓存重建。-分片缓存，避免单点过期影响。解析：缓存雪崩会导致数据库过载，通过预热、互斥锁和分片可减轻冲击。3.描述CAP理论中，分布式系统如何选择一致性、可用性和分区容错性？答案：-一致性优先：金融系统（如交易系统）选择强一致性，通过2PC或可靠消息保证数据同步。-可用性优先：接入层服务（如API网关）选择高可用，通过熔断和降级保证服务不中断。-分区容错性优先：云服务（如AWS）设计为在分区故障时仍可用，通过多副本和故障转移实现。解析：根据业务场景选择权衡点，例如交易系统需强一致性，而接入层更注重可用性。4.解释什么是服务网格（ServiceMesh），其核心组件有哪些？答案：服务网格是透明管理微服务间通信的基础设施层，核心组件包括：-Sidecar代理：每个服务旁挂一个代理，负责负载均衡、熔断等。-控制平面：负责配置下发和状态监控（如Istio的Pilot）。-数据平面：实际处理请求的代理链路。解析：服务网格将网络通信细节抽象化，提升系统可观测性和可靠性。5.描述分布式事务的可靠消息最终一致性方案。答案：可靠消息方案通过异步消息传递保证事务最终一致：-本地消息表：将事务操作和补偿操作记录在本地表，待消息消费成功后删除。-消息事务：利用消息队列（如RocketMQ）的分布式事务支持，确保消息和本地事务一同提交或回滚。解析：该方案将事务拆分为本地和异步两部分，降低同步复杂度，适合长时序场景。四、设计题（共3题，每题15分）1.设计一个高并发的短链接系统-要求：支持秒级生成和解析短链接，可用性≥99.9%，支持每日百亿访问量。-答案：-架构：-接入层：使用API网关（如Kong）处理请求，实现负载均衡和限流。-短链接服务：微服务架构，采用Redis缓存热点链接，热点数据同步到ES便于搜索。-存储层：使用分布式数据库（如TiDB）存储链接关系，分片策略按ID哈希。-CDN加速：解析后的短链接请求通过CDN缓存静态资源，降低源站压力。-关键点：-使用UUID+Base62编码生成短链接，减少冲突。-链接解析时优先命中Redis缓存，否则查询数据库。-异步更新ES索引，保证搜索实时性。-解析：高并发短链接系统需兼顾性能和扩展性，通过多级缓存和分布式存储实现。2.设计一个支持动态扩容的分布式计数器服务-要求：支持百万级QPS，计数器值精确到毫秒，支持水平扩展。-答案：-架构：-计数器服务：使用Raft协议保证分布式一致性，每个节点维护部分计数器。-数据存储：使用RedisCluster分片存储计数器，每个分片负责部分ID范围。-扩容策略：动态调整分片数量，新节点加入时接管部分分片。-关键点：-使用Redis的INCRBY命令实现原子计数。-通过Snowflake算法生成唯一ID，包含毫秒级时间戳。-扩容时采用渐进式接管，避免数据丢失。-解析：动态扩容计数器需保证一致性和高吞吐，Raft+RedisCluster是常用方案。3.设计一个支持服务降级的秒杀系统-要求：处理百万级请求，秒杀成功率达到95%，支持热点商品限流和降级。-答案：-架构：-流量控制：使用令牌桶算法（如GuavaRateLimiter）进行全局限流。-热点商品：使用Redis实现秒杀库存的分布