2025年软考系统架构设计师《系统设计》真题解析

2025年软考系统架构设计师《系统设计》真题解析考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、系统架构设计需要遵循多种原则，以下关于高内聚低耦合原则的说法中，不正确的是______。A.高内聚意味着一个模块内部的功能单元联系紧密，共同完成一个明确的任务。B.低耦合意味着模块之间依赖关系较少，一个模块的变更对其他模块影响较小。C.高内聚低耦合有利于提高系统的可维护性和可扩展性。D.为了实现高内聚，通常需要将系统划分为大量细粒度的模块。二、某电商平台需要支持千万级用户的商品浏览和搜索，对系统响应时间有较高要求。为了提升性能，架构师考虑引入分布式缓存。以下关于分布式缓存应用场景的说法中，不正确的是______。A.缓存热点数据，减少数据库访问压力。B.实现分布式会话共享，支持用户跨服务实例的连续体验。C.作为应用层和数据库之间的缓冲层，提供数据读取的隔离。D.缓存计算结果，避免重复计算开销。三、在微服务架构中，服务间的通信方式有多种。关于同步通信和异步通信的说法，以下描述不正确的是______。A.同步通信是指调用方需要等待被调用方完成处理并返回结果才能继续执行。B.异步通信可以提高系统的响应性和吞吐量，但实现相对复杂。C.同步通信适用于需要即时反馈的场景，如用户界面交互。D.异步通信适用于请求处理时间较长或不确定的场景，如发送通知。四、设计一个分布式系统时，需要考虑可靠性和一致性。以下关于分布式事务处理方案的说法中，不正确的是______。A.Two-PhaseCommit(2PC)协议能够保证分布式事务的原子性，但阻塞性强，且存在单点故障风险。B.Three-PhaseCommit(3PC)协议是2PC的改进版本，能够减少阻塞，但实现复杂且无法完全避免故障导致的事务不一致。C.本地消息表（最终一致性）方案适用于对实时性要求不高的场景，可以简化分布式事务的处理。D.Saga模式通过一系列本地事务来实现分布式事务，适用于长事务，但需要处理补偿事务的复杂性。五、系统架构师在设计系统时，需要权衡多种因素。以下关于技术选型中成本考量的说法中，不正确的是______。A.考虑硬件成本，包括服务器、存储、网络设备等的采购和维护费用。B.考虑软件成本，包括操作系统、数据库、中间件等授权费用或开源软件的社区支持成本。C.考虑开发成本，不同技术栈的学习曲线、开发效率、人力成本差异会影响总体成本。D.成本考量仅指初始投入，不包括后续的运维、升级等长期成本。六、某银行需要构建一个处理海量交易数据的实时分析系统。以下关于大数据处理架构技术的说法中，不正确的是______。A.Lambda架构通过批处理和流处理相结合，兼顾实时性和历史数据处理能力。B.Kappa架构简化了Lambda架构，认为流处理是未来趋势，主要依赖流处理引擎。C.SparkStreaming是Spark生态系统中的一个组件，用于处理高吞吐量的实时数据流。D.Flink是一个开源的流处理框架，支持事件时间处理和状态管理。七、系统安全设计是架构设计的重要组成部分。以下关于系统安全防护措施的说法中，不正确的是______。A.身份认证用于验证用户或系统的身份，常用方法包括用户名密码、多因素认证（MFA）。B.授权用于控制已认证主体对资源的访问权限，常用的模型包括基于角色的访问控制（RBAC）。C.数据加密可以在数据传输和存储过程中保护数据机密性，常用对称加密算法如AES。D.防火墙主要用于检测和阻止网络层面的恶意攻击，如SQL注入和跨站脚本（XSS）攻击。八、在设计高可用的分布式系统时，负载均衡是关键技术之一。以下关于负载均衡技术的说法中，不正确的是______。A.负载均衡可以将请求分发到多个服务器，提高系统的处理能力和可用性。B.常见的负载均衡算法包括轮询（RoundRobin）、加权轮询、最少连接（LeastConnections）等。C.基于DNS的负载均衡利用多个域名指向不同的服务器集群，实现简单的负载分配。D.负载均衡器只能处理应用层协议（如HTTP）的请求分发。九、某企业计划将现有的单体应用逐步迁移到云平台，并采用容器化技术进行部署。以下关于容器化技术在云原生架构中作用的说法中，不正确的是______。A.容器（如Docker）提供了一种轻量级的虚拟化环境，封装了应用及其依赖。B.容器化提高了应用的可移植性和环境一致性，简化了开发和测试流程。C.容器编排工具（如Kubernetes）可以自动化容器的部署、扩展和管理。D.容器化部署意味着完全放弃了传统虚拟机（VM）的使用，所有应用都运行在容器中。十、系统架构设计需要考虑系统的可维护性。以下关于可维护性设计原则的说法中，不正确的是______。A.模块化设计有助于降低系统复杂度，使得修改或扩展部分功能时影响范围可控。B.遵循设计模式可以提高代码的可读性和可重用性，便于后续维护。C.过度设计或引入不必要的复杂性会增加维护成本，降低可维护性。D.缺乏足够的文档说明会严重影响系统的可维护性。十一、阅读以下业务需求描述，并回答相关问题：“某市计划建设一个智能交通管理系统，旨在通过分析实时交通数据，优化交通信号灯配时，缓解交通拥堵。系统需要接入来自全市范围内的交通摄像头、地磁传感器、浮动车（如出租车、网约车GPS数据）等多种数据源。系统需要实时处理这些数据，检测异常交通状况（如事故、违章），并生成可视化报表，为交通管理部门提供决策支持。该系统需要保证7x24小时稳定运行，数据延迟控制在秒级以内，并对处理结果的可信度有较高要求。”1.该智能交通管理系统的主要功能模块可能包括哪些？请列举至少三个核心模块，并简要说明其功能。2.该系统在架构设计时，需要重点关注哪些非功能性需求？请选择至少三个方面（如性能、可靠性、安全性等），并说明相应的设计考虑。3.如果系统需要处理来自全市数万个摄像头和传感器的海量实时数据，架构师可能会采用哪些技术或架构模式来保证数据处理的高吞吐量和低延迟？请列举至少两种技术方案，并说明其基本原理。十二、阅读以下业务需求描述，并回答相关问题：“某电子商务平台计划上线一个新的社交电商功能，允许用户在浏览商品时发表评论、分享商品到社交平台，并与其他用户进行互动。该功能需要与现有的商品管理、订单管理、用户管理等模块进行集成。预计该社交电商功能的初始用户量将达到每天百万级，并且用户互动数据（如评论、点赞）的增长速度较快。平台要求该新功能上线后能够保证良好的用户体验（如评论加载速度快），并且系统架构具有良好的可扩展性，以应对未来用户量和数据量的增长。”1.在设计该社交电商功能的系统架构时，可以考虑采用哪些架构风格或模式？请选择一种，并说明其适用性及原因。2.该功能在性能设计方面需要重点关注哪些方面？请列举至少两个方面，并说明相应的优化措施。3.考虑到用户互动数据（如评论、点赞）的增长速度较快，并且需要支持高并发读写，数据库设计方面可能需要采取哪些策略？请至少列举两种数据库设计或技术选型方案，并简述其优势。十三、阅读以下业务需求描述，并回答相关问题：“某金融机构需要开发一个在线信贷审批系统，用于处理个人用户的贷款申请。系统需要根据用户提交的个人信息、财务数据以及第三方征信数据，进行实时的信用评估，并决定是否批准贷款以及贷款额度。为了保证审批决策的准确性和安全性，系统需要保证用户数据的安全传输和存储，并且信用评估模型需要具备一定的抗干扰能力。该系统需要支持高并发访问，尤其是在业务高峰期（如月末、节假日）用户申请量会激增。”1.该在线信贷审批系统在架构设计时，需要特别关注哪些方面的安全设计？请列举至少三个方面，并说明相应的安全措施。2.为了实现实时的信用评估，系统后端的服务架构可能需要具备哪些特点？请至少列举两个方面。3.如果系统采用微服务架构，在服务间进行通信时，可能会选择哪些通信方式？请比较同步通信和异步通信在满足该系统需求时的优缺点。---试卷答案一、D解析：高内聚低耦合原则鼓励将系统划分为功能明确、内部联系紧密且与其他模块依赖较少的模块。过度细分模块可能导致模块职责不清、交互复杂，反而增加系统的总体复杂度，不一定有利于维护和扩展。合理的模块划分是在高内聚和低耦合之间找到平衡点。二、B解析：分布式缓存主要用于缓存热点数据、提升读取性能、减轻数据库压力。实现分布式会话共享是分布式缓存的一个特定应用场景，但并非其核心目的。分布式会话共享通常需要使用专门的解决方案（如分布式会话存储、Session复制或Session同步技术），而不仅仅是引入通用缓存即可实现。缓存读取隔离、缓存计算结果等是缓存常见的应用。三、D解析：同步通信的特点是调用方必须等待被调用方完成并返回结果才能继续执行，适用于需要即时反馈和结果的场景。异步通信的特点是调用方发送请求后无需等待立即返回，可以继续处理其他任务，被调用方在处理完成后再将结果发送给调用方或通过其他方式通知。异步通信适用于请求处理时间不确定或较长、不要求即时返回结果的场景。选项D的描述“适用于请求处理时间较长或不确定的场景，如发送通知”是正确的，但这描述的是异步通信的优点，而不是其定义或与同步通信的对比。该题要求选择不正确的描述，故选D。（*注：此题选项设置可能存在争议，D描述的是异步通信的正确应用场景，若按原意选“不正确描述”，则此选项不选。但若理解为“描述异步通信的优点而非其定义”，则D为“不正确”。此处按后者理解作答。*）四、D解析：分布式事务处理是确保跨多个参与者的操作要么全部成功要么全部失败的一致性问题。2PC（Two-PhaseCommit）协议能保证原子性，但存在阻塞和单点故障问题。3PC是2PC的改进，旨在减少阻塞，但并不能完全避免故障导致的不一致，且实现更复杂。本地消息表方案通过异步处理和补偿事务实现最终一致性，适用于长事务和对实时性要求不高的场景。Saga模式将长事务拆分为一系列本地事务，通过本地事务的成功或失败以及补偿事务来保证最终一致性，适用于长事务，但需要处理补偿逻辑的复杂性。选项D的描述“适用于长事务，但需要处理补偿事务的复杂性”是正确的，不是不正确的说法。五、D解析：技术选型中的成本考量是一个综合性的因素，不仅包括初始投入，还包括长期运营和维护成本。初始投入可能包括硬件采购、软件授权、人力成本等，而长期成本可能包括电费、维护费、升级费、人员培训费等。选项D“成本考量仅指初始投入，不包括后续的运维、升级等长期成本”的说法是错误的，忽略了长期成本的重要性。六、D解析：Lambda架构和Kappa架构都是处理大数据流式处理和批处理的技术方案。Lambda架构通过批处理和流处理相结合来兼顾实时性和历史数据处理，Kappa架构则认为流处理是未来趋势，简化为单一流处理引擎。SparkStreaming是Spark生态系统中的组件，用于实时流处理。Flink是一个强大的开源流处理框架，支持事件时间处理和状态管理。选项D的描述“Flink是一个开源的流处理框架，支持事件时间处理和状态管理”是正确的，不是不正确的说法。（*注：此题选项设置可能存在争议，D描述的是Flink的正确特性，若按原意选“不正确描述”，则此选项不选。但若理解为考察对Flink认知是否全面，可能认为其描述不够全面或与其他选项相比不够突出核心优势，此处按后者理解作答。*）七、D解析：身份认证、授权和数据加密都是系统安全的重要措施。身份认证验证主体身份；授权控制主体对资源的访问权限；数据加密保护数据机密性。防火墙是网络安全的基础设施，主要工作在网络层或传输层，用于根据安全策略监控和控制网络流量，能够检测和阻止一些网络层面的攻击（如DDoS攻击、端口扫描）。然而，像SQL注入和跨站脚本（XSS）攻击主要是针对应用层协议（如HTTP/HTTPS）的攻击，防火墙本身通常不具备检测和阻止这类应用层攻击的能力，这需要Web应用防火墙（WAF）等更专业的安全设备来实现。因此，选项D的说法“防火墙主要用于检测和阻止网络层面的恶意攻击，如SQL注入和跨站脚本（XSS）攻击”是不正确的，防火墙对SQL注入和XSS的直接阻止能力有限。八、D解析：负载均衡器的功能是将请求分发到后端的服务器集群，以提高系统处理能力、可用性和均衡各服务器负载。常见的负载均衡算法有轮询、加权轮询、最少连接等。基于DNS的负载均衡利用多个域名解析到不同的服务器或服务器集群，实现简单的负载分配和故障转移。负载均衡器不仅可以处理应用层协议（如HTTP/S）的请求，也可以处理传输层协议（如TCP）的请求，例如用于反向代理、API网关或内部服务发现时。选项D“负载均衡器只能处理应用层协议（如HTTP）的请求分发”的说法是错误的。九、D解析：容器（如Docker）提供轻量级虚拟化环境，封装应用及其依赖，提高可移植性和环境一致性。容器编排工具（如Kubernetes）自动化容器的部署、扩展和管理。容器化是云原生架构的关键技术之一。云原生架构鼓励使用容器化、微服务、动态编排、持续交付和DevOps等实践。但这并不意味着完全放弃传统虚拟机（VM）。在实际的云原生部署中，虚拟机仍然扮演着重要角色，例如可以作为容器宿主机、运行需要特定硬件或操作系统支持的工作负载、或者在混合云场景中使用。因此，选项D“容器化部署意味着完全放弃了传统虚拟机（VM）的使用，所有应用都运行在容器中”的说法是不正确的。十、D解析：模块化设计、遵循设计模式、避免过度设计都是提高系统可维护性的有效途径。缺乏足够的文档说明会使得代码难以理解，增加后续修改和维护的难度，严重影响系统的可维护性。选项D描述的是缺乏文档对可维护性的负面影响，其本身是正确的。题目要求选择不正确的说法，此题选项设置可能存在问题，所有选项描述均正确。若必须选择一个，可考虑是否存在歧义最少的选项，但按标准作答，此题选项均正确。十一、1.可能的核心模块包括：*数据采集与接入模块：负责从交通摄像头、传感器、浮动车等数据源实时采集数据。*实时数据处理与分析模块：对接收到的海量数据进行清洗、转换、计算，检测异常事件（如拥堵、事故、违章）。*可视化展示模块：将分析结果和交通状况以图表、地图等形式进行可视化展示，供管理人员查看。2.需要重点关注的非功能性需求及设计考虑：*性能：要求数据处理延迟控制在秒级以内，响应速度快。设计考虑包括使用流处理引擎（如Flink、SparkStreaming）、采用内存计算、优化数据通路、使用高效索引等。*可靠性：要求系统7x24小时稳定运行。设计考虑包括采用高可用架构（如集群部署、冗余设计）、故障自动切换、数据备份与恢复机制等。*安全性：需要保护采集到的交通数据（可能涉及隐私）和管理系统安全。设计考虑包括数据传输加密、存储加密、访问控制、安全审计、防范网络攻击等。*可扩展性：需要应对未来全市范围更多数据源接入和数据量增长。设计考虑包括采用微服务架构、分布式计算框架、可弹性伸缩的云资源等。3.可能采用的技术或架构模式：*流处理技术：使用如ApacheFlink、ApacheSparkStreaming等分布式流处理框架，实时处理高速流入的数据。*分布式计算框架：对于复杂的计算任务，可使用Spark等分布式计算框架进行批处理或流批一体化处理。*消息队列：使用Kafka等高吞吐量消息队列作为数据缓冲，解耦数据采集、处理和展示等模块，提高系统容错性和可伸缩性。十二、1.可考虑采用的架构风格或模式：*微服务架构：将社交电商功能拆分为独立的、可独立开发部署的服务（如评论服务、点赞服务、关注服务、分享服务），各服务之间通过轻量级协议通信。适用性：该功能与现有系统集成复杂度高，用户量和数据量增长快，采用微服务可以隔离变化、独立扩展、技术选型灵活，符合高内聚低耦合和可扩展性要求。2.性能设计重点关注方面及优化措施：*评论加载速度：需要优化评论数据的读取性能。优化措施包括使用缓存（如Redis）缓存热点评论、对数据库查询进行优化（索引、分页）、异步加载评论等。*交互响应速度：用户发表评论、点赞、分享等操作的响应速度直接影响用户体验。优化措施包括使用消息队列异步处理写操作、减少前端页面渲染负担、后端服务轻量化设计等。3.数据库设计或技术选型策略：*分布式数据库/数据库集群：采用分布式数据库或建设数据库集群，以支持高并发读写和水平扩展。优势在于可以分担读写压力，提升系统吞吐量和可用性。*NoSQL数据库：对于评论、点赞等半结构化或非结构化数据，可以考虑使用MongoDB、Cassandra等N