2025年上半年系統架構設計師《綜合知識》考試練習題及答案一、單項選擇題（共60題，每題1分，共60分。每題的備選項中，只有1個最符合題意）1.在軟件架構設計中，事件驅動架構（EDA）的核心特征是（）。A.組件通過共享數據空間進行通信B.組件間通過顯式調用傳遞控制流C.組件間通過發(fā)布-訂閱機制傳遞事件D.組件按固定順序處理輸入輸出流答案：C解析：事件驅動架構的核心是事件生產者發(fā)布事件，事件消費者通過訂閱機制接收事件并觸發(fā)相應處理，強調異步通信和松耦合，因此選C。共享數據空間是倉庫風格特征（A錯誤），顯式調用是調用-返回風格（B錯誤），固定順序處理是管道-過濾器特征（D錯誤）。2.以下質量屬性中，與軟件架構的“可修改性”最相關的是（）。A.性能B.可測試性C.安全性D.互操作性答案：B解析：可修改性關注系統變更的難易程度，可測試性（B）通過模塊化設計、接口隔離等手段，能降低修改后的測試成本，直接支持可修改性。性能（A）關注響應時間，安全性（C）關注訪問控制，互操作性（D）關注系統間交互，均與可修改性關聯較弱。3.某電商系統需要支持“雙十一”期間每秒10萬次的商品查詢請求，架構設計時應重點優(yōu)化的質量屬性是（）。A.可用性B.性能C.可維護性D.可移植性答案：B解析：高并發(fā)查詢場景下，系統需要在單位時間內處理大量請求，核心指標是響應時間和吞吐量，屬于性能（B）優(yōu)化范疇。可用性（A）關注系統無故障運行時間，可維護性（C）關注維護成本，可移植性（D）關注跨環(huán)境部署，均非當前場景重點。4.以下設計模式中，用于解決接口不兼容問題的是（）。A.適配器模式（Adapter）B.觀察者模式（Observer）C.單例模式（Singleton）D.策略模式（Strategy）答案：A解析：適配器模式通過包裝現有類，提供符合客戶端期望的接口，解決接口不兼容問題（A正確）。觀察者模式用于對象間的一對多通知（B錯誤），單例模式確保類僅有一個實例（C錯誤），策略模式定義算法族并可相互替換（D錯誤）。5.云計算服務模式中，用戶負責操作系統維護的是（）。A.IaaS（基礎設施即服務）B.PaaS（平臺即服務）C.SaaS（軟件即服務）D.DaaS（數據即服務）答案：A解析：IaaS層用戶獲取虛擬服務器、存儲等基礎設施，需自行管理操作系統、中間件和應用（A正確）。PaaS層用戶聚焦應用開發(fā)，平臺管理操作系統和中間件（B錯誤），SaaS層用戶直接使用完整軟件（C錯誤），DaaS是數據服務模式（D錯誤）。6.大數據處理中，用于實時處理流數據的技術是（）。A.HadoopMapReduceB.SparkRDDC.FlinkD.Hive答案：C解析：Flink是流處理框架，支持毫秒級延遲的實時數據處理（C正確）。MapReduce（A）和SparkRDD（B）主要用于批處理，Hive（D）是數據倉庫工具，基于批處理引擎。7.在網絡架構設計中，軟件定義網絡（SDN）的核心是（）。A.控制平面與數據平面分離B.硬件設備與軟件解耦C.支持多協議標簽交換（MPLS）D.采用靜態(tài)路由策略答案：A解析：SDN通過將網絡設備的控制平面（決策邏輯）與數據平面（轉發(fā)操作）分離，實現集中式控制和靈活編程（A正確）。硬件解耦是白盒交換機特性（B錯誤），MPLS是傳統網絡技術（C錯誤），靜態(tài)路由不符合SDN動態(tài)調整需求（D錯誤）。8.以下安全架構設計原則中，錯誤的是（）。A.最小權限原則：僅授予必要的訪問權限B.縱深防御：在多個層次部署安全措施C.開放設計：依賴技術復雜性保證安全D.失效安全：系統故障時默認拒絕訪問答案：C解析：開放設計原則要求安全機制不依賴于設計的隱秘性（如算法公開），依賴技術復雜性（C）違背該原則。其他選項均為正確安全原則。9.某金融系統要求交易數據在傳輸過程中不可篡改，應采用的技術是（）。A.對稱加密（如AES）B.非對稱加密（如RSA）C.哈希算法（如SHA-256）D.數字簽名（如ECDSA）答案：C解析：哈希算法通過生成消息摘要，可驗證數據完整性（防篡改），因此選C。對稱加密（A）和非對稱加密（B）用于confidentiality（機密性），數字簽名（D）同時提供完整性、認證和不可否認性，但本題僅需防篡改，哈希更直接。10.微服務架構中，服務發(fā)現的主要作用是（）。A.管理服務之間的調用關系B.動態(tài)獲取服務實例的網絡地址C.實現服務的負載均衡D.監(jiān)控服務的運行狀態(tài)答案：B解析：服務發(fā)現解決微服務實例動態(tài)變化時的地址查詢問題（B正確）。調用關系管理（A）屬于服務治理，負載均衡（C）是服務發(fā)現后的操作，監(jiān)控（D）是獨立功能。11.以下關于架構評估的說法，錯誤的是（）。A.架構權衡分析方法（ATAM）關注質量屬性間的權衡B.軟件架構分析方法（SAAM）主要評估可修改性C.基于場景的評估方法需要構造具體的使用場景D.架構評估應在詳細設計完成后進行答案：D解析：架構評估應在架構設計早期進行，以便盡早發(fā)現缺陷（D錯誤）。ATAM（A）、SAAM（B）、場景法（C）均為正確描述。12.企業(yè)級應用架構（EA）中，業(yè)務架構（BA）的核心輸出是（）。A.應用系統交互圖B.業(yè)務流程模型C.數據實體關系圖D.基礎設施拓撲圖答案：B解析：業(yè)務架構聚焦業(yè)務戰(zhàn)略、流程、組織等，核心輸出是業(yè)務流程模型（B正確）。應用架構輸出交互圖（A），數據架構輸出ER圖（C），技術架構輸出拓撲圖（D）。13.容器化技術中，Docker鏡像的特性是（）。A.運行時可寫B(tài).分層只讀C.與宿主機內核強綁定D.每個容器獨立運行完整操作系統答案：B解析：Docker鏡像采用分層構建，每一層只讀（B正確）。容器運行時通過聯合文件系統創(chuàng)建可寫層（A錯誤），容器共享宿主機內核（C錯誤），容器輕量不包含完整OS（D錯誤）。14.數據中心網絡（DCN）設計中，“葉脊架構”的優(yōu)勢是（）。A.降低網絡延遲B.簡化路由配置C.提高橫向流量轉發(fā)效率D.支持傳統三層網絡架構答案：C解析：葉脊架構（Clos架構）中，葉交換機直接連接服務器，脊交換機連接葉交換機，橫向流量通過脊交換機直接轉發(fā)，避免傳統三層架構的核心層瓶頸（C正確）。延遲（A）取決于物理距離，路由配置（B）因分布式控制可能更復雜，葉脊是新型架構（D錯誤）。15.以下關于領域驅動設計（DDD）的說法，正確的是（）。A.領域模型應與技術實現緊耦合B.聚合（Aggregate）是領域模型中的最小單元C.限界上下文（BoundedContext）用于劃分領域邊界D.實體（Entity）的標識由屬性值決定答案：C解析：限界上下文定義領域模型的適用范圍，劃分不同子域的邊界（C正確）。領域模型應與技術解耦（A錯誤），聚合是領域模型中的核心單元，包含多個實體和值對象（B錯誤），實體的標識獨立于屬性（D錯誤）。16.實時數據庫（RTDB）的關鍵特性是（）。A.支持海量歷史數據存儲B.保證事務的實時性C.提供強一致性事務D.支持復雜的SQL查詢答案：B解析：實時數據庫強調對實時數據的快速處理和事務的時間約束（B正確）。海量存儲（A）是傳統數據庫特性，強一致性（C）和復雜查詢（D）非實時數據庫核心。17.邊緣計算架構中，邊緣節(jié)點的主要功能是（）。A.集中存儲全局數據B.處理低延遲、本地化的計算任務C.實現與云端的長連接通信D.運行復雜的大數據分析任務答案：B解析：邊緣計算將計算任務下沉到靠近數據源的邊緣節(jié)點，降低延遲，處理本地化需求（B正確）。全局存儲（A）和復雜分析（D）由云端負責，長連接（C）是通信需求非核心功能。18.軟件可靠性設計中，“N版本編程”屬于（）。A.避錯設計B.查錯設計C.容錯設計D.糾錯設計答案：C解析：N版本編程通過多個獨立開發(fā)的版本同時運行，取多數結果作為輸出，屬于容錯設計（C正確）。避錯（A）預防錯誤發(fā)生，查錯（B）檢測錯誤，糾錯（D）自動修復錯誤。19.以下關于SOA（面向服務架構）的描述，錯誤的是（）。A.服務具有松耦合特性B.服務通過標準化接口交互C.服務應封裝業(yè)務邏輯D.服務必須運行在單一技術平臺答案：D解析：SOA強調服務的互操作性，支持跨技術平臺（如Java和.NET服務交互），因此D錯誤。其他選項均為SOA核心特征。20.架構決策記錄（ADR）的主要作用是（）。A.記錄代碼提交日志B.跟蹤架構變更的原因和影響C.存儲系統性能測試數據D.管理軟件許可證信息答案：B解析：ADR用于記錄關鍵架構決策的背景、選項、選擇理由和影響，便于后續(xù)追溯和維護（B正確）。其他選項與ADR無關。21.某系統需要支持5個并發(fā)用戶同時修改同一數據，應采用的并發(fā)控制機制是（）。A.樂觀鎖（OptimisticLocking）B.悲觀鎖（PessimisticLocking）C.讀寫鎖（Read-WriteLock）D.無鎖編程（Lock-Free）答案：B解析：悲觀鎖在修改前加鎖，確保同一時間僅有一個用戶修改，適用于高并發(fā)寫場景（B正確）。樂觀鎖適用于讀多寫少（A錯誤），讀寫鎖優(yōu)化讀性能（C錯誤），無鎖編程復雜度高（D錯誤）。22.以下云計算部署模式中，適合金融行業(yè)核心系統的是（）。A.公有云B.私有云C.混合云D.社區(qū)云答案：B解析：金融核心系統對數據安全和合規(guī)性要求高，私有云由企業(yè)獨立管理，符合需求（B正確）。公有云（A）共享資源，混合云（C）適用于部分業(yè)務上云，社區(qū)云（D）服務特定群體。23.大數據處理框架中，HBase的存儲模型是（）。A.關系型表（Row-Column）B.鍵值對（Key-Value）C.列族（ColumnFamily）D.文檔（Document）答案：C解析：HBase基于Bigtable設計，采用列族存儲模型，每個列族包含多個列（C正確）。關系型（A）是MySQL，鍵值對（B）是Redis，文檔（D）是MongoDB。24.網絡安全架構中，零信任模型（ZeroTrust）的核心假設是（）。A.網絡內部是安全的B.所有訪問請求都不可信C.設備身份無需驗證D.數據傳輸無需加密答案：B解析：零信任模型假設“永遠不信任，始終驗證”，所有訪問請求（無論內外）都需驗證身份和權限（B正確）。其他選項違背零信任原則。25.以下關于架構模式（ArchitecturalPattern）的說法，正確的是（）。A.模式是解決特定問題的通用解決方案B.模式與具體技術實現強相關C.模式僅適用于軟件架構設計D.模式無需考慮上下文環(huán)境答案：A解析：模式是在特定上下文下解決某類問題的通用方案（A正確）。模式獨立于技術（B錯誤），可應用于其他領域（如建筑）（C錯誤），需明確上下文（D錯誤）。（注：因篇幅限制，此處僅展示前25題，實際考試含60題，后續(xù)題目覆蓋分布式系統、嵌入式架構、AI系統架構、架構演化等方向，題型設計遵循“基礎概念+場景應用”結合原則。）二、綜合題（共4題，每題15分，共60分）試題一：微服務架構設計某電商公司計劃將單體架構的訂單系統改造為微服務架構，需求如下：-支持日均100萬單的創(chuàng)建、查詢和修改操作；-訂單數據需與庫存、支付、物流系統實時同步；-要求故障隔離，單個服務故障不影響其他服務；-支持彈性擴縮容，應對大促期間的流量高峰。問題1：請設計微服務拆分的主要依據（5分）。問題2：為實現訂單與其他系統的實時同步，應采用哪種分布式事務解決方案？說明理由（5分）。問題3：為保障故障隔離，需在架構中引入哪些關鍵組件？列舉并說明其作用（5分）。答案：問題1：微服務拆分依據包括：（1）業(yè)務功能內聚性：按業(yè)務領域拆分（如訂單創(chuàng)建、訂單查詢、物流關聯），確保單一職責；（2）數據獨立性：每個服務管理獨立的數據庫（如訂單服務管理訂單庫，庫存服務管理庫存庫），避免共享數據庫；（3）流量特征：高并發(fā)操作（如訂單創(chuàng)建）單獨拆分，低頻率操作（如歷史訂單查詢）合并；（4）組織架構（康威定律）：按團隊職責劃分服務邊界，匹配開發(fā)和維護團隊結構；（5）故障影響范圍：將可能發(fā)生故障的模塊（如支付接口調用）拆分為獨立服務，限制故障傳播。問題2：應采用事件驅動的最終一致性方案（如基于消息隊列的可靠事件模式）。理由：（1）訂單與庫存、支付、物流的同步屬于跨服務操作，強一致性（如兩階段提交）性能開銷大，無法滿足100萬單/日的高并發(fā)需求；（2）消息隊列（如Kafka、RocketMQ）可異步傳遞事件（如“訂單創(chuàng)建成功”事件），各服務消費事件并更新本地數據，通過補償機制（如重試、回滾）實現最終一致；（3）該方案解耦服務間依賴，支持高吞吐量，符合彈性擴縮容需求。問題3：關鍵組件及作用：（1）服務熔斷（如Hystrix、Resilience4J）：當服務調用失敗率超過閾值時，切斷請求并返回默認值，防止故障級聯；（2）服務限流（如Sentinel）：限制進入服務的請求速率，保護服務不被突發(fā)流量壓垮；（3）服務隔離（線程池隔離/信號量隔離）：為不同服務分配獨立線程池，避免某個服務耗盡資源影響其他服務；（4）分布式鏈路追蹤（如Jaeger、Zipkin）：跟蹤請求在各服務間的調用路徑，快速定位故障源；（5）健康檢查（如K8sProbe）：定期檢測服務實例狀態(tài)，自動剔除不可用實例，避免流量路由到故障節(jié)點。試題二：云原生架構優(yōu)化某企業(yè)將核心業(yè)務系統遷移至云平臺，采用云原生架構，但運行中出現以下問題：-容器實例頻繁重啟，日志顯示“內存不足”；-服務間調用延遲不穩(wěn)定，部分跨可用區(qū)調用延遲高達200ms；-監(jiān)控數據分散在各服務日志中，故障排查耗時。問題1：分析容器內存不足的可能原因及解決措施（5分）。問題2：針對服務間調用延遲問題，提出架構優(yōu)化建議（5分）。問題3：設計集中式監(jiān)控方案，需包含關鍵組件及數據流程（5分）。答案：問題1：可能原因及措施：（1）容器資源配額不合理：CPU/內存請求（Requests）和限制（Limits）設置過低，導致容器被OOM（內存溢出）killer終止。解決：通過壓測確定合理的資源配額，設置Requests為基礎需求，Limits為最大允許值；（2）內存泄漏：服務代碼存在未釋放的資源（如未關閉的數據庫連接）。解決：使用內存分析工具（如JProfiler）定位泄漏點，修復代碼并添加內存使用監(jiān)控；（3）突發(fā)流量導致內存峰值：大促期間請求激增，容器內存占用超過Limits。解決：配置自動擴縮容（HPA），根據內存使用率動態(tài)增加容器實例；（4）鏡像冗余：容器鏡像包含不必要的依賴，占用額外內存。解決：采用多階段構建優(yōu)化鏡像，移除冗余文件（如調試工具）。問題2：優(yōu)化建議：（1）服務本地化部署：將頻繁調用的服務對（如訂單服務和庫存服務）部署在同一可用區(qū)（AZ），減少跨AZ網絡延遲；（2）服務網格（如Istio）：通過Sidecar代理優(yōu)化服務間通信，支持智能路由（優(yōu)先選擇同AZ實例）、連接池管理（復用TCP連接）降低延遲；（3）緩存熱點數據：對高頻訪問的靜態(tài)數據（如商品信息）使用Redis或本地緩存（Caffeine），減少數據庫查詢次數；（4）優(yōu)化網絡架構：使用云廠商的高速內網（如AWSVPCpeering、阿里云高速通道）替代公網傳輸，降低跨AZ延遲；（5）異步通信改造：將非實時依賴（如物流通知）從同步調用改為消息隊列異步處理，避免同步等待帶來的延遲累積。問題3：集中式監(jiān)控方案：關鍵組件：（1）數據采集：Prometheus（指標）、Fluentd（日志）、Jaeger（鏈路）；（2）存儲：PrometheusServer（時間序列數據）、Elasticsearch（日志）、Cassandra（鏈路追蹤）；（3）可視化：Grafana（指標看板）、Kibana（日志分析）；（4）告警：Alertmanager（基于Prometheus規(guī)則觸發(fā)告警）。數據流程：（1）指標采集：各服務通過Exporter（如JMXExporter）暴露指標，Prometheus定時拉取（Pull模式）；（2）日志采集：容器通過FluentdDaemonSet收集日志，發(fā)送至Elasticsearch存儲；（3）鏈路追蹤：請求進入服務時生成TraceID，通過IstioSidecar注入上下文，各服務將調用信息發(fā)送至JaegerCollector；（4）數據聚合：Prometheus將指標存儲為時間序列，Elasticsearch對日志進行分詞索引，Jaeger將鏈路數據存儲為Span樹；（5）可視化與告警：Grafana/Kibana從存儲組件讀取數據并展示，Alertmanager根據預設閾值（如內存使用率>90%）觸發(fā)郵件/釘釘告警。試題三：數據中心網絡架構設計某企業(yè)計劃建設新數據中心，需求如下：-支持1000臺服務器，每臺服務器雙網卡，帶寬10Gbps；-要求網絡冗余：單鏈路/單設備故障不影響業(yè)務；-支持橫向流量（服務器間互訪）占比60%，縱向流量（訪問公網/總部）占比40%；-未來3年服務器數量預計增長至2000臺。問題1：設計數據中心網絡分層模型，說明各層功能及設備選型（5分）。問題2：計算核心層與匯聚層之間的總帶寬需求（需列出計算過程）（5分）。問題3：提出應對服務器數量增長的擴展性設計（5分）。答案：問題1：分層模型采用“葉脊架構”（三層可簡化為葉脊兩層）：（1）葉層（LeafLayer）：-功能：直接連接服務器，提供服務器到網絡的接入，終結服務器的二層連接；-設備選型：10/25Gbps多端口交換機（如Arista7050），每臺葉交換機連接32臺服務器（10Gbps端口），需1000/32≈32臺（實際取32臺，每臺連接31-32臺）；-冗余設計：每臺服務器雙網卡連接兩臺不同葉交換機（鏈路聚合LACP），實現單鏈路故障冗余。（2）脊層（SpineLayer）：-功能：連接葉交換機，提供葉層之間的橫向流量轉發(fā)，實現無阻塞交換；-設備選型：40/100Gbps高帶寬交換機（如CiscoNexus9500），脊交換機數量需滿足葉脊全連接（避免帶寬瓶頸）；-冗余設計：每臺葉交換機連接所有脊交換機，單臺脊交換機故障時，流量通過其他脊交換機轉發(fā)。問題2：帶寬需求計算：（1）橫向流量占比60%，總服務器間流量=1000臺×10Gbps×60%=6000Gbps（全雙工需×2，實際取單工計算）；（2）葉脊架構中，每臺葉交換機的上行帶寬需滿足所連服務器的橫向流量總和。假設每臺葉交換機連接32臺服務器，單臺葉交換機的橫向流量=32×10Gbps×60%=192Gbps；（3）脊交換機需聚合所有葉交換機的上行流量。葉交換機數量32臺，每臺連接N臺脊交換機，為實現無阻塞，脊交換機數量應≥葉交換機數量的平方根（經驗值）。取脊交換機數量8臺，則每臺脊交換機的總帶寬=32臺葉×192Gbps/8臺脊=768Gbps；（4）考慮冗余（單臺脊交換機故障時，剩余7臺需承載全部流量），實際帶寬需×（8/7）≈1.14，因此脊交換機單臺帶寬≥768×1.14≈876Gbps，選擇100Gbps端口的交換機（如10×100Gbps=1000Gbps）滿足需求。問題3：擴展性設計：（1）彈性架構：采用白盒交換機+OpenFlow協議，支持軟件定義擴展，無需更換硬件即可升級功能；（2）模塊化設備：選擇支持擴展槽的脊/葉交換機（如可添加100Gbps模塊），未來服務器升級至25Gbps時，只需更換端口模塊；（3）分層擴展：服務器數量增至2000臺時，新增葉交換機（數量翻倍至64臺），脊交換機數量按葉脊全連接原則增加至16臺（保持無阻塞）；（4）橫向擴展：采用VXLAN技術擴展二層網絡范圍，支持跨葉交換機的虛擬機遷移，避免IP地址沖突；（5）自動化運維：通過SDN控制器（如ONOS）實現網絡設備的自動發(fā)現、配置和故障切換，降低擴展時的人工操作成本。試題四：安全架構設計某醫(yī)療行業(yè)客戶需要設計一套患者信息管理系統（PIMS），安全需求如下：-患者敏感信息（姓名、身份證號、診斷結果）需加密存儲；-醫(yī)生、護士、管理員的訪問權限需嚴格區(qū)分；-系統需抵御SQL注入、XSS等常見Web攻擊；-滿足《個人信息保護法》和HIPAA（健康保險攜帶和責任法案）合規(guī)要求。問題1：設計患者敏感信息的加密存儲方案（需說明加密算法、密鑰管理方式）（5分）。問題2：設計基于角色的訪問控制（RBAC）模型，畫出模型示意圖（文字描述即可）并說明各要素關系（5分）。問題3：提出抵御SQL注入和XSS攻擊的技術措施（5分）。答案：問題1：加密存儲方案：（1）加密算法：-主數據加密：對身份證號、診斷結果等敏感字段使用AES-256對稱加密（塊加密，安全性高）；-密鑰加密：AES密鑰通過RSA-2048非對稱加密（公鑰加密，私鑰解密）存儲在密鑰管理服務（KMS）中；-哈希處理：姓名等可標識信息使用SHA-256加鹽哈