系统架构设计师综合知识冲刺题（带答案）

系统架构设计师综合知识冲刺题（带答案）一、判断题（每题2分，共20分）1.管道-过滤器架构风格中，每个过滤器组件都是独立的，仅通过输入输出数据流交互，不需要共享状态信息。2.在分布式系统的CAP理论中，当网络发生分区故障时，一致性和可用性可以同时得到保障。3.系统架构评估中的ATAM方法，仅需要评估架构满足功能性需求的程度，不需要考虑非功能性需求。4.微服务架构中，每个微服务可以独立选择技术栈，不需要和其他微服务保持技术栈统一。5.RSA加密算法属于对称加密算法，加密解密使用相同的密钥。6.软件成熟度模型CMMI的等级3是已定义级，代表组织已经形成了标准化的软件过程可供所有项目使用。7.负载均衡的会话保持机制，是指将同一个客户端的所有请求都转发到同一台后端服务器，该机制不会影响系统的可扩展性。8.面向服务架构SOA中，服务的粗粒度设计是指每个服务应该封装尽可能多的业务功能，减少跨服务调用次数。9.系统的可用性计算公式为MTTF/(MTTF+MTTR)，其中MTTR指的是平均无故障时间。10.在数据库设计中，反规范化设计的目的是提升查询性能，代价是会增加数据冗余和数据不一致的风险。二、单选题（每题2分，共20分）1.以下哪种架构风格最适合用于需要实时处理数据流的信号处理系统？A.分层架构B.管道-过滤器C.事件驱动架构D.微内核架构2.某电商交易系统要求无论网络是否故障都必须保证用户可以正常下单，同时允许短时间内订单数据跨节点不一致，根据CAP理论，该系统在网络分区时优先满足的特性是？A.一致性B.可用性C.分区容忍性D.原子性3.某系统由3个独立组件串联组成，每个组件的可靠性都是0.9，整个系统的可靠性是？A.0.729B.0.9C.0.999D.0.814.以下对缓存穿透的描述，正确的是？A.大量请求同时访问过期的缓存数据，导致请求直接打到数据库B.请求访问不存在的数据，缓存无法命中，请求直接打到数据库C.缓存数据量超过内存上限，导致部分热点数据被淘汰D.缓存节点故障，导致所有请求都落到数据库5.按照RESTful接口设计规范，以下哪种HTTP方法对应的是更新资源的操作？A.GETB.POSTC.PUTD.DELETE6.以下哪个属于系统架构的性能质量属性？A.可扩展性B.吞吐量C.可移植性D.可维护性7.以下哪个组件不属于微服务架构中的服务注册中心？A.NacosB.EurekaC.RedisD.Consul8.要实现一个日志系统，要求可以动态给日志添加时间戳、级别标记等附加信息，不需要修改原有日志输出的核心代码，适合使用以下哪种设计模式？A.单例模式B.装饰器模式C.工厂模式D.策略模式9.以下哪种访问控制模型是根据用户所属的角色来分配访问权限的？A.DAC（自主访问控制）B.MAC（强制访问控制）C.RBAC（基于角色的访问控制）D.ABAC（基于属性的访问控制）10.以下哪种开发方法最适合需求模糊、需要快速迭代验证的软件项目？A.瀑布模型B.结构化开发方法C.敏捷开发方法D.面向对象开发方法三、多选题（每题2分，共20分，多选、少选、错选均不得分）1.以下属于系统架构非功能性需求的有？A.系统峰值TPS需要达到10000B.系统需要支持用户在线下单、退款的功能C.系统全年可用性不低于99.99%D.系统核心业务数据需要支持异地容灾备份2.以下属于微服务架构优点的有？A.独立部署，单个微服务的升级不会影响其他不相关的服务B.技术栈灵活，不同微服务可以根据业务特点选择不同的开发语言和框架C.降低了系统复杂度，不需要处理分布式事务问题D.扩展性强，可以针对高负载的单个微服务进行单独扩容3.以下属于缓存使用过程中常见的问题的有？A.缓存穿透B.缓存雪崩C.缓存预热D.缓存击穿4.以下属于分布式一致性算法的有？A.PaxosB.RaftC.RPCD.ZAB5.以下属于调用/返回类架构风格的有？A.分层架构B.客户端-服务器架构C.事件驱动架构D.微内核架构6.以下属于数据库层面性能优化手段的有？A.给高频查询字段添加合适的索引B.对超过千万级数据量的大表进行分库分表C.使用数据库读写分离架构分散查询压力D.调整JVM堆内存大小减少FullGC频率7.以下属于应用层安全防护手段的有？A.SQL注入防护B.DDoS流量清洗C.接口参数合法性校验D.用户身份多因素认证8.以下属于ATAM架构评估流程的有？A.场景和需求收集B.架构视图描述C.属性模型构造和分析D.项目成本核算9.以下属于DevOps核心实践的有？A.持续集成B.持续交付C.自动化运维D.需求评审10.以下属于提高系统可靠性的设计措施的有？A.关键节点冗余设计B.故障自动检测和切换机制C.服务降级和熔断机制D.静态代码检测四、案例分析题（每题6分，共18分）1.案例背景：某生鲜电商平台原有架构为单体架构，随着业务规模增长，先后出现了版本迭代效率低、单个模块故障影响全平台、业务高峰期核心接口响应超时等问题，公司技术委员会决定将整体架构转型为微服务架构。问题：请列出该平台转型微服务架构后可能遇到的3个核心挑战，每个挑战2分。2.案例背景：某政务服务系统要求全年可用性达到99.95%，经测算该系统当前的平均无故障时间（MTTF）为4380小时，平均修复时间（MTTR）为2小时。问题：（1）请计算当前系统的实际可用性，写出计算过程，结果保留4位小数（3分）；（2）如果要达到99.95%的可用性要求，在MTTF保持不变的前提下，MTTR最多不能超过多少小时，写出计算过程，结果保留2位小数（3分）。3.案例背景：某在线教育平台的直播课模块，高峰时段同时在线人数可达10万人，近期用户频繁反馈进入直播间卡顿、公屏消息延迟超过3秒的问题，经运维团队排查，核心瓶颈在于后端的消息推送服务承载能力不足。问题：请给出3条可落地的架构优化方案，每条方案2分。五、论述题（每题11分，共22分）1.请结合你对系统架构设计的理解，论述面向服务架构（SOA）和微服务架构的核心差异，以及各自适用的业务场景。2.某金融交易系统对数据一致性、系统可用性、数据安全性都有极高要求，在架构设计阶段需要重点考虑非功能性需求的落地。请论述该系统架构设计过程中，针对可靠性和安全性两个质量属性，分别可以采取哪些设计措施。【标准答案及解析】一、判断题答案及解析1.√解析：管道-过滤器风格的核心特点就是组件无状态，仅通过数据流交互，组件之间无耦合。2.×解析：CAP理论中，网络分区发生时，一致性和可用性不可同时满足，只能二选一。3.×解析：ATAM（架构权衡分析方法）的核心是评估架构对非功能性需求（质量属性）的满足程度，同时兼顾功能性需求。4.√解析：微服务架构的核心特点之一就是技术异构性，不同微服务可根据业务需求选择适配的技术栈。5.×解析：RSA属于非对称加密算法，加密使用公钥，解密使用私钥，密钥不相同。6.√解析：CMMI等级1为初始级，2为已管理级，3为已定义级，此时组织已形成标准化的软件过程资产。7.×解析：会话保持机制会导致请求分布不均，且单节点故障时会丢失该节点所有用户的会话数据，会降低系统可扩展性。8.√解析：SOA的服务设计原则要求粗粒度，将同一业务域的相关功能封装到同一个服务中，减少跨服务调用开销。9.×解析：MTTR是平均修复时间，MTTF是平均无故障时间。10.√解析：反规范化设计通过增加冗余、减少关联查询来提升读性能，缺点是增加了数据不一致的风险，需要额外的机制保证数据同步。二、单选题答案及解析1.B解析：管道-过滤器架构天生适合数据流处理场景，每个过滤器负责一个处理环节，数据流按顺序通过各个过滤器完成处理，实时性高。2.B解析：题目中要求网络故障时仍可正常下单，即保证可用性，允许数据短时间不一致即放弃了强一致性，符合CAP理论中分区时优先保证可用性的选择。3.A解析：串联系统的可靠性为各组件可靠性的乘积，即=0.729。4.B解析：选项A是缓存击穿，选项C是缓存淘汰，选项D是缓存雪崩，只有选项B是缓存穿透的定义。5.C解析：RESTful规范中，GET用于查询资源，POST用于新建资源，PUT用于更新资源，DELETE用于删除资源。6.B解析：吞吐量指单位时间内系统处理的请求数，属于性能属性，其余选项分别属于可扩展性、可移植性、可维护性属性。7.C解析：Redis是分布式缓存组件，不属于注册中心，其余三个都是常用的微服务注册中心。8.B解析：装饰器模式可以在不修改原有类代码的前提下，动态给对象添加额外的功能，符合题目中动态给日志添加附加信息的需求。9.C解析：RBAC的核心就是给角色分配权限，给用户分配角色，用户通过所属角色获得对应的访问权限。10.C解析：敏捷开发方法以用户需求为核心，采用迭代、循序渐进的方式开发，适合需求模糊、需要快速验证的项目，瀑布模型适合需求明确的项目，结构化方法是传统的开发方法，面向对象是开发范式不是开发过程模型。三、多选题答案及解析1.ACD解析：选项B属于功能性需求，其余三个分别属于性能、可用性、灾难恢复类的非功能性需求。2.ABD解析：微服务架构由于服务拆分，会引入分布式事务的问题，提升了系统复杂度，选项C错误，其余都是微服务的优势。3.ABD解析：缓存预热是解决冷启动问题的方案，不属于缓存使用的常见问题，其余三个都是缓存的常见问题。4.ABD解析：RPC是远程过程调用协议，不属于一致性算法，其余三个都是常用的分布式一致性算法。5.ABD解析：事件驱动架构属于独立的架构风格，不属于调用/返回类，其余三个都属于调用/返回类架构风格。6.ABC解析：调整JVM堆内存属于应用层面的优化，不属于数据库层面的优化手段。7.ACD解析：DDoS流量清洗属于网络层的安全防护手段，其余三个都属于应用层的安全防护措施。8.ABC解析：项目成本核算属于项目管理的范畴，不属于ATAM架构评估的流程。9.ABC解析：需求评审属于传统项目的需求阶段环节，不属于DevOps的核心实践，其余三个都是DevOps的核心实践。10.ABC解析：静态代码检测属于开发阶段的质量保证手段，不属于系统可靠性的设计措施，其余三个都是提升系统可靠性的设计措施。四、案例分析题答案及评分标准1.参考答案：（1）分布式事务问题：服务拆分后，跨服务的交易需要保证数据一致性，分布式事务的实现复杂度高。（2）服务治理难度提升：微服务数量多，需要解决服务发现、服务调用链路追踪、服务限流降级等一系列治理问题。（3）运维复杂度升高：大量微服务独立部署，需要配套自动化部署、监控告警等运维体系，运维成本大幅提升。（4）调用链路变长导致性能下降：跨服务调用增加了网络开销，整体请求响应延迟会比单体架构高。评分标准：每答对1个核心挑战得2分，最多得6分，答案合理即可得分。2.参考答案：（1）可用性计算公式为：可用性=MTTF/(MTTF+MTTR)，代入数值可得：4380/(4380+2)=4380/4382≈0.9995，即99.95%。评分标准：公式正确得1分，计算过程正确得1分，结果正确得1分，共3分。（2）设MTTR最大值为x，代入公式可得4380/(4380+x)≥99.95%，推导可得x≤4380(1-99.95%)/99.95%≈2.19小时。评分标准：公式推导正确得1分，计算过程正确得1分，结果正确得1分，共3分。3.参考答案：（1）对消息推送服务进行集群扩容，增加服务节点数量，提升整体承载能力。（2）引入CDN边缘节点，将直播消息就近推送给用户，降低长距离网络传输带来的延迟。（3）使用消息队列对请求进行异步削峰，将突发的大量消息先存入消息队列，再由推送服务匀速消费，避免服务被打垮。（4）优化消息传输协议，将短轮询的HTTP协议替换为长连接的WebSocket协议，降低连接建立开销，提升消息推送实时性。评分标准：每答对1条可落地的优化方案得2分，最多得6分，答案合理即可得分。五、论述题答案及评分标准1.参考答案：核心差异：（1）服务粒度不同：SOA的服务粒度较粗，通常将一个完整的业务域封装为一个服务；微服务的粒度更细，每个服务仅负责单一的业务能力。（2）技术栈要求不同：SOA通常要求企业内所有服务使用统一的技术栈和通信协议，通常通过ESB总线进行交互；微服务支持技术异构，不同服务可以选择不同的技术栈，使用轻量级的HTTP、RPC等协议通信，不需要统一的总线。（3）部署方式不同：SOA的服务通常集中部署，升级时需要整体停机；微服务的每个服务都可以独立部署、独立升级，不会影响其他不相关的服务。（4）治理方式不同：SOA采用集中式治理，所有服务的路由、权限等都由ESB统一管理；微服务采用分布式治理，每个服务可以自行实现限流、降级等治理策略。适用场景：SOA适合企业内部存在多个异构的遗留系统需要集成、业务相对稳定、迭代速度较慢的中大型企业，比如传统制造业、政务系统等。微服务适合业务迭代速度快、需求变化频繁、需要灵活扩缩容的互联网类、创新类业务，比如电商、在线教育、社交平台等。评分标准：核心差异答对4点及以上得6分，每少1点扣1.5分；SOA适用场景描述准确得2分，微服务适用场景描