2018年下半年系統(tǒng)架構設計師考試系統(tǒng)架構設計案例分析下午真題(總分：125.00，做題時間：150分鐘)一、案例分析題(總題數(shù)：5，分數(shù)：125.00)試題一

閱讀以下關于軟件系統(tǒng)設計的敘述，在答題紙上回答下來問題?！菊f明】某文化產(chǎn)業(yè)集團委托軟件公司開發(fā)一套文化用品商城系統(tǒng)，業(yè)務涉及文化用品銷售、定制、競拍和點評等板塊，以提升商城的信息化建設水平。該軟件公司組織項目組完成了需求調(diào)研，現(xiàn)已進入到系統(tǒng)架構設計階段。考慮到系統(tǒng)需求對架構設計決策的影響，項目組先列出了可能影響系統(tǒng)架構設計的部分需求如下：（a）用戶界面支持用戶的個性化定制；

（b）系統(tǒng)需要支持當前主流的標準和服務，特別是通信協(xié)議和平臺接口；

（c）用戶操作的響應時間應不大于3秒，競拍板塊不大于1秒；

（d）系統(tǒng)具有故障診斷和快速恢復能力；

（e）用戶密碼需要加密傳輸；

（f）系統(tǒng)需要支持不低于2G的數(shù)據(jù)緩存；

（g）用戶操作停滯時間超過一定時限需要重新登錄驗證；

（h）系統(tǒng)支持用戶選擇漢語、英語或法語三種語言之一進行操作。項目組提出了兩種系統(tǒng)架構設計方案：瘦客戶端C/S架構和胖客戶端C/S架構，經(jīng)過對上述需求逐條分析和討論，最終決定采用瘦客戶端C/S架構進行設計。（分數(shù)：25）(1).在系統(tǒng)架構設計中，決定系統(tǒng)架構設計的非功能性需求主要有四類：操作性需求、性能需求、安全性需求和文化需求。請簡要說明四類需求的含義。（分數(shù)：8）__________________________________________________________________________________________

正確答案：(操作性需要：指用戶對系統(tǒng)操作與使用方面的相關需求，如操作的便利性等。

性能需求：指用戶對系統(tǒng)響應時間、吞吐量、并發(fā)用戶數(shù)等方面的要求，以達到系統(tǒng)的及時響應和資源的有效利用。

安全性需求：系統(tǒng)為合法用戶提供服務并阻止非授權用戶使用服務的能力需求。

文化需求：為滿足不同人群或種族(文化背景差異)使用系統(tǒng)而形成的系統(tǒng)服務方面的要求。)解析：(2).根據(jù)表1-1的分類，將題干所給出的系統(tǒng)需求（a）~（h）分別填入（1）~（4）。

表1-1

需求分類需求類別系統(tǒng)需求操作性需求（1）性能需求（2）安全性需求（3）文化需求（4）（分數(shù)：8）__________________________________________________________________________________________

正確答案：(（1）(a)(b)

（2）(c)(d)(f)

（3）(e)(g)

（4）(h))解析：(3).請說明瘦客戶端C/S架構能夠滿足題干中給出的哪些系統(tǒng)需求（只需要回答出三個系統(tǒng)需求）。（分數(shù)：9）__________________________________________________________________________________________

正確答案：(（a）（b）（g）)解析：B/S架構即瀏覽器/服務器架構。此種架構極少數(shù)事務邏輯雜前段實現(xiàn)，只需要Web瀏覽器即可，主要事務邏輯在服務器端實現(xiàn)，所以把它看做是瘦客戶端架構。從下列的4道試題（試題二至試題五）中任選2道解答。請在答題紙上的指定位置處將所選擇試題的題號框涂黑。若多涂、少涂或者未涂題號框，則對題號最小的兩道試題進行評分。試題二

請說明瘦客戶端C/S架構能夠滿足題干中給出的哪些系統(tǒng)需求（只需要回答出三個系統(tǒng)需求）。

閱讀以下關于軟件系統(tǒng)建模的敘述，在答題紙上回答下列問題?！菊f明】

某公司欲建設一個房屋租賃服務系統(tǒng)，統(tǒng)一管理房主和租賃者的信息，提供快捷的租賃服務。本系統(tǒng)的主要功能描述如下：

1.登記房主信息。記錄房主的姓名、住址、身份證號和聯(lián)系電話等信息，并寫入房主信息文件。

2.

登記房屋信息。記錄房屋的地址、房屋類型（如平房、帶陽臺的樓房、獨立式住宅等）、樓層、租金及房屋狀態(tài)（待租賃、已出租）等信息，并寫入房屋信息文件。一名房主可以在系統(tǒng)中登記多套待租賃的房屋。

3.

登記租賃者信息。記錄租賃者的個人信息，包括：姓名、性別、住址、身份證號和電話號碼等，并寫入租賃者信息文件。

4.安排看房。已經(jīng)登記在系統(tǒng)中的租賃者，可以從待租賃房屋列表中查詢待租賃房屋信息。租賃者可以提出看房請求，系統(tǒng)安排租賃者看房。對于每次看房，系統(tǒng)會生成一條看房記錄并將其寫入看房記錄文件中。

5.收取手續(xù)費。房主登記完房屋后，系統(tǒng)會生成一份費用單，房主根據(jù)費用單交納相應的費用。

6.變更房屋狀態(tài)。當租賃者與房主達成租房或退房協(xié)議后，房主向系統(tǒng)提交變更房屋狀態(tài)的請求。系統(tǒng)將根據(jù)房主的請求，修改房屋信息文件。

圖2-1

房屋租賃服務系統(tǒng)頂層DFD（分數(shù)：25）(1).若采用結構化方法對房屋租賃服務系統(tǒng)進行分析，得到如圖2-1所示的頂層DFD。使用題干中給出的詞語，給出圖2-1中外部實體E1~E2、加工P1~P6以及數(shù)據(jù)存儲D1~D4的名稱。（分數(shù)：12）__________________________________________________________________________________________

正確答案：(E1：房主

E2：租賃者

P：登記房主信息

P：登記房屋信息

P：登記租賃者信息

P：查詢待租賃房屋信息

P：安排看房

P：變更信息文件

D：房主信息文件

D：租賃者信息文件

D：房屋信息文件

D：看房記錄文件)解析：(2).若采用信息工程（Information

Engineering）方法對房屋租賃服務系統(tǒng)進行分析，得到如圖2-2所示的ERD。請給出圖2-2中實體（1）~（5）的名稱。

圖2-2

房屋租賃服務系統(tǒng)ERD（分數(shù)：5）__________________________________________________________________________________________

正確答案：(（1）房主

（2）房屋

（3）房屋信息文件

（4）租賃者

（5）看房記錄文件)解析：(3).（1）信息工程方法中的“實體（entity）”

與面向對象方法中的“類（class）”之間有哪些不同之處？

（2）在面向對象方法中通常采用用例（Use

Case）來捕獲系統(tǒng)的功能需求。用例可以按照不同的層次來進行劃分，其中的Essential

Use

Cases和Real

Use

Cases有哪些區(qū)別？（分數(shù)：8）__________________________________________________________________________________________

正確答案：(（1）試題用于數(shù)據(jù)建模，而類用于面向對象建模。試題只有屬性，類有屬性和方法。

（2）基礎用例（RealUseCases）是通過調(diào)研用戶需求獲得到的，與用戶需求有對應關系的用例。而抽象用例是當能夠從兩個或兩個以上的基礎用例中提取公共行為時，把這個提取出來的共用例稱為抽象用例（RealUseCases）。)解析：試題三

閱讀以下關于嵌入式實時系統(tǒng)相關技術的敘述，在答題紙上回答下來問題?！菊f明】某公司長期從事宇航領域嵌入式實時系統(tǒng)的軟件研制任務。公司為了適應未來嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡化、智能化和綜合化的技術發(fā)展需要，決定重新考慮新產(chǎn)品的架構問題，經(jīng)理將論證工作交給王工負責。王工經(jīng)調(diào)研和分析，完成了新產(chǎn)品架構設計方案，提交公司高層討論。（分數(shù)：25）(1).王工提交的設計方案中指出：由于公司目前研制的嵌入式實時產(chǎn)品屬于簡單型系統(tǒng)，其嵌入式子系統(tǒng)相互獨立，功能單一，時序簡單。而未來滿足網(wǎng)絡化、智能化和綜合化的嵌入式實時系統(tǒng)將是一種復雜系統(tǒng)，其核心特征體現(xiàn)為實時任務的機理、狀態(tài)和行為的復雜性。簡單任務和復雜任務的特征區(qū)分主要表現(xiàn)在十個方面。請參考表3-1給出的實時任務特征分類，用題干中給出的（a）~（t）20個實時任務特征描述，補充完善表3-1給出的空（1）~（14）。（a）任務屬性不會隨時間變化而改變；

（b）任務的屬性與時間相關；

（c）任務僅可以從非連續(xù)集中獲取特征變量；

（d）任務變量域是連續(xù)的；

（e）功能原理不依賴于上下文；

（f）功能原理依賴于上下文；

（g）任務行為可以用step-by-step順序分析方法來理解；

（h）許多任務在產(chǎn)生訪問活動時相互間是并發(fā)處理的，很難用step-by-step方法分析；

（i）因果關系相互影響；

（j）行為特征依賴于大量的反饋機制；

（k）系統(tǒng)內(nèi)構成、策略和描述是相似的；

（l）系統(tǒng)內(nèi)存在許多不同的構成、策略和描述；

（m）功能關系是非線性的；

（n）功能關系是線性的；

（o）不同的子任務是相互獨立的，任務內(nèi)部僅存在少量的交互操作；

（p）不同的子任務有很高的交互操作，要把一個單任務的行為隔離開是困難的；

（q）域特征有非常整齊的原則和規(guī)則；

（r）

許多不同的上下文依賴于規(guī)則；

（s）

原理和規(guī)則在表面屬性上很容易被識別；

（t）

原理被覆蓋、抽象，而不會在表面屬性上被識別。

表3-1

簡單任務和復雜任務特征比較特征分類簡單任務（simpletask）復雜任務（complextask）靜態(tài)/動態(tài)（a）（b）連續(xù)/非連續(xù)（1）（2）子系統(tǒng)的獨立性（3）（4）順序/并行執(zhí)行（5）（6）單一性/混合型（7）（8）工作原理（9）（10）線性/非線性（11）（12）上下文相關性（13）（14）規(guī)律/不規(guī)律（q）（r）表面屬性（s）（t）（分數(shù)：14）__________________________________________________________________________________________

正確答案：(（1）（d）

（2）（c）

（3）（e）

（4）（f）

（5）（g）

（6）（h）

（7）（i）

（8）（j）

（9）（k）

（10）（l）

（11）（n）

（12）（m）

（13）（o）

（14）（p）)解析：(2).王工設計方案中指出：要滿足未來網(wǎng)絡化、智能化和綜合化的需求，應該設計一種能夠充分表達嵌入式系統(tǒng)行為的、且具有一定通用性的通信架構，

以避免復雜任務的某些特征帶來的通信復雜性。通常為了實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)中計算組件間的通信，在架構上需要一種簡單的架構風格，用于屏蔽不同協(xié)議、不同硬件和不同結構組成所帶來的復雜性。圖3-1給出了一種“腰（Waistline）"

型通信模式的架構風格。腰型架構的關鍵是基本消息通信（BMTS），通常BMTS的消息與時間屬性相關，支持事件觸發(fā)消息、速率約束消息和時間觸發(fā)消息。請說明基于BMTS的消息通信網(wǎng)絡的主要特征和上述三種消息的基本含義，并舉例給出兩種具有時間觸發(fā)消息能力的網(wǎng)絡總線。

圖3-1

“腰”型通信模式架構風格（分數(shù)：11）__________________________________________________________________________________________

正確答案：(BMTS的消息通信網(wǎng)絡主要特征：能適配不同的傳輸介質，以及適配不同的協(xié)議，屏蔽不同協(xié)議之間的差異，簡化通信過程降低系統(tǒng)復雜度。

事件觸發(fā)消息：以事件作為觸發(fā)方式，事件發(fā)生便觸發(fā)相應消息。

速率約束消息：傳輸速率固定的消息。

時間觸發(fā)消息：以時間作為觸發(fā)方式，到達時間點便觸發(fā)相應消息。

具有時間觸發(fā)消息能力的網(wǎng)絡總線：航空電子全雙共交換式以太網(wǎng)（AFDX）。時間觸發(fā)以太網(wǎng)（TTE）。)解析：試題四

閱讀以下關于分布式數(shù)據(jù)庫緩存設計的敘述，在答題紙上回答下列問題?！菊f明】

某企業(yè)是為城市高端用戶提供高品質蔬菜生鮮服務的初創(chuàng)企業(yè)，創(chuàng)業(yè)初期為快速開展業(yè)務，該企業(yè)采用輕量型的開發(fā)架構（腳本語言+關系型數(shù)據(jù)庫）研制了一套業(yè)務系統(tǒng)。業(yè)務開展后受到用戶普遍歡迎，用戶數(shù)和業(yè)務數(shù)量迅速增長，原有的數(shù)據(jù)庫服務器已不能滿足高度并發(fā)的業(yè)務要求。為此，該企業(yè)成立了專門的研發(fā)團隊來解決該問題。

張工建議重新開發(fā)整個系統(tǒng)，

采用新的服務器和數(shù)據(jù)架構，解決當前問題的同時為日后的擴展提供支持。但是，李工認為張工的方案開發(fā)周期過長，投入過大，當前應該在改動盡量小的前提下解決該問題。李工認為訪問量很大的只是部分數(shù)據(jù)，建議采用緩存工具MemCache來減輕數(shù)據(jù)庫服務器的壓力，這樣開發(fā)量小，開發(fā)周期短，比較適合初創(chuàng)公司，同時將來也可以通過集群進行擴展。然而，劉工又認為李工的方案中存在數(shù)據(jù)可靠性和一致性問題，在宕機時容易丟失交易數(shù)據(jù)，建議采用Redis來解決問題。在經(jīng)過充分討論，該公司最終決定采用劉工的方案。（分數(shù)：25）(1).在李工和劉工的方案中，均采用分布式數(shù)據(jù)庫緩存技術來解決問題。請說明分布式數(shù)據(jù)庫緩存的基本概念。

表4-1中對MemCache和Redis兩種工具的優(yōu)缺點進行了比較，請補充完善表

4-1中的空（1）~（6）。表4-1

MemCache與Redis能力比較

MemcacheRedis數(shù)據(jù)類型簡單key/value結構（1）持久性（2）支持分布式儲存（3）多種方式，主從、Sentine、lCluster等多線程支持支持（4）內(nèi)存管理（5）無事務支持（6）有限支持（分數(shù)：9）__________________________________________________________________________________________

正確答案：(分布式數(shù)據(jù)庫緩存是在內(nèi)存中管理數(shù)據(jù)并提供數(shù)據(jù)的一致性保障，采用數(shù)據(jù)復制技術實現(xiàn)高可用性，具有較優(yōu)的擴展性與性能組合，這種數(shù)據(jù)存儲機制，實現(xiàn)了更短的響應時間，同時極大的降低數(shù)據(jù)庫的事務處理負載，極好地解決了大流量情況下數(shù)據(jù)庫服務器和Web服務器質檢的瓶頸。

(1)string、hash、set、sortedset、list

(2)不支持

(3)不支持

(4)不支持

(5)有

(6)不支持)解析：(2).劉工認為李工的方案存在數(shù)據(jù)可靠性和一致性的問題，請說明原因。為避免數(shù)據(jù)可靠性和一致性的問題，劉工的方案采用Redis作為數(shù)據(jù)庫緩存，請說明基本的Redis與原有關系數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)同步方案。（分數(shù)：8）__________________________________________________________________________________________

正確答案：(Memcache不支持數(shù)據(jù)持久化操作，所以掉電數(shù)據(jù)會全部丟失，而且無法直接恢復，這存在可靠性問題

Memcache不支持事務，所以操作過程中可能產(chǎn)生數(shù)據(jù)的不一致性。)解析：(3).請給出Redis分布式存儲的2種常見方案和Redis集群切片的幾種常見方式。（分數(shù)：8）__________________________________________________________________________________________

正確答案：(Redis分布式存儲的2種常見方案：redis主從方案、rediscluster方案。

Redis集群切片的幾種常見方式：

客戶端分片：在客戶端通過key的hash值對應不同服務器。

對數(shù)據(jù)根據(jù)key散列到不同的slot上，不同slot對應不同的服務器。)解析：試題五

閱讀以下關于Web系統(tǒng)設計的敘述，在答題紙上回答下列問題?！菊f明】某銀行擬將以分行為主體的銀行信息系統(tǒng)，全面整合為由總行統(tǒng)一管理維護的銀行信息系統(tǒng)，實現(xiàn)統(tǒng)一的用戶賬戶管理、轉賬匯款、自助繳費、理財投資、貸款管理、網(wǎng)上支付、財務報表分析等業(yè)務功能。但是，由于原有以分行為主體的銀行信息系統(tǒng)中，多個業(yè)務系統(tǒng)采用異構平臺、數(shù)據(jù)庫和中間件，使用的報文交換標準和通信協(xié)議也不盡相同，使用傳統(tǒng)的EAI解決方案根本無法實現(xiàn)新的業(yè)務模式下異構系統(tǒng)間靈活的交互和集成。因此，為了以最小的系統(tǒng)改進整合現(xiàn)有的基于不同技術實現(xiàn)的銀行業(yè)務系統(tǒng)，該銀行擬采用基于ESB的面向服務架構（SOA）集成方案實現(xiàn)業(yè)務整合。（分數(shù)：25）(1).請說明什么是面向服務架構（SOA）以及ESB在SOA中的作用與特點。（分數(shù)：7）__________________________________________________________________________________________

正確答案：(面向服務的架構(SOA)是一個組件模型，它將應用程序的不同功能單元（稱為服務）通過這些服務質檢定義良好的接口和契約聯(lián)系起來。接口是采用中立的方式進行定義的，它應該獨立于實現(xiàn)服務的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言。這使得構建在各種各樣的系統(tǒng)中的服務可以以一種統(tǒng)一和通用的方式進行交互。

支撐SOA的關鍵是其消息傳遞架構——企業(yè)服務總線（ESB）。ESB用于實現(xiàn)企業(yè)應用不同消息和信息的準確、高效和安全傳遞。

面向服務的元數(shù)據(jù)管理：他