2025年大學系統(tǒng)架構(gòu)（分布式系統(tǒng)設計）試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共30分）（總共6題，每題5分，每題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的，請將正確選項填涂在答題卡相應位置。）1.以下哪種分布式系統(tǒng)架構(gòu)風格能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的冗余存儲以提高可靠性？A.分層架構(gòu)風格B.微內(nèi)核架構(gòu)風格C.對等架構(gòu)風格D.倉庫架構(gòu)風格2.在分布式系統(tǒng)中，用于協(xié)調(diào)各節(jié)點之間通信和同步的組件是？A.數(shù)據(jù)庫B.消息隊列C.分布式協(xié)調(diào)器D.緩存3.分布式系統(tǒng)中，哪項技術可有效減少網(wǎng)絡傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量？A.數(shù)據(jù)加密B.負載均衡C.數(shù)據(jù)壓縮D.分布式鎖4.以下哪種算法常用于分布式系統(tǒng)中的一致性哈希？A.Dijkstra算法B.A算法C.MurmurHash算法D.Raft算法5.分布式系統(tǒng)中，實現(xiàn)服務發(fā)現(xiàn)的常用協(xié)議是？A.HTTP協(xié)議B.TCP協(xié)議C.DNS協(xié)議D.服務發(fā)現(xiàn)協(xié)議（如Consul使用的協(xié)議）6.對于分布式系統(tǒng)中的節(jié)點故障檢測，哪種方法較為高效？A.定期輪詢B.心跳機制C.基于事件驅(qū)動D.手動檢查第II卷（非選擇題共70分）（總共4題，每題10分，答題要求：請詳細闡述相關概念、原理及應用場景。）7.請簡述分布式系統(tǒng)中CAP定理的主要內(nèi)容，并說明其在實際系統(tǒng)設計中的影響。8.分布式系統(tǒng)中的負載均衡策略有哪些？請分別舉例說明其優(yōu)缺點。9.闡述分布式數(shù)據(jù)庫的特點以及與傳統(tǒng)集中式數(shù)據(jù)庫相比的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)。10.舉例說明分布式系統(tǒng)中數(shù)據(jù)一致性問題的常見場景，并闡述解決該問題的方法。（總共2題，每題20分，答題要求：結(jié)合給定材料分析問題，闡述清晰，邏輯連貫。）材料：在一個電商分布式系統(tǒng)中，存在多個微服務模塊，包括商品管理、訂單處理、用戶服務等。隨著業(yè)務量的增長，出現(xiàn)了部分服務響應延遲、數(shù)據(jù)不一致等問題。11.請分析可能導致這些問題的分布式系統(tǒng)設計方面的原因，并提出改進措施。12.假設該電商系統(tǒng)要拓展新的業(yè)務線，如直播帶貨，從分布式系統(tǒng)架構(gòu)設計的角度，需要考慮哪些因素？答案：1.C2.C3.C4.C5.D6.B7.CAP定理指在一個分布式系統(tǒng)中，一致性（Consistency）、可用性（Availability）和分區(qū)容錯性（Partitiontolerance）這三個特性最多只能同時滿足兩個。在實際系統(tǒng)設計中，若追求強一致性，可能會犧牲可用性；若要保證高可用性，可能會在一致性上妥協(xié)；而分區(qū)容錯性通常是必須要滿足的，因為分布式系統(tǒng)必然會面臨網(wǎng)絡分區(qū)的情況。8.負載均衡策略有隨機策略，優(yōu)點是簡單易實現(xiàn)，缺點是可能導致某些節(jié)點負載過高而某些過低；輪詢策略，優(yōu)點是公平分配，缺點是未考慮節(jié)點性能差異；加權輪詢策略，根據(jù)節(jié)點性能分配權重，更合理，但權重設置需準確；IP哈希策略，根據(jù)客戶端IP進行哈希，將同一客戶端請求導向同一節(jié)點，利于會話保持，但可能導致節(jié)點負載不均衡。9.分布式數(shù)據(jù)庫特點：數(shù)據(jù)分布在多個節(jié)點上，具有高可擴展性、容錯性等。優(yōu)勢在于能處理海量數(shù)據(jù)、提高并發(fā)性能等。挑戰(zhàn)包括數(shù)據(jù)一致性維護復雜、分布式事務處理困難、網(wǎng)絡延遲對性能影響大等。10.常見場景如在分布式文件系統(tǒng)中，多個節(jié)點同時對同一文件進行讀寫操作。解決方法有兩階段提交協(xié)議，但性能開銷大；樂觀并發(fā)控制，通過版本號等機制解決沖突；Paxos算法等用于保證數(shù)據(jù)一致性。11.可能原因：服務間通信效率低導致響應延遲，如網(wǎng)絡配置不佳、通信協(xié)議選擇不當；數(shù)據(jù)一致性維護機制不完善，如未采用合適的分布式事務算法。改進措施：優(yōu)化網(wǎng)絡配置，選用高效通信協(xié)議；采用成熟的數(shù)據(jù)一致性算法，如TCC等。12.要考慮直播業(yè)務的高并發(fā)特性，需設計更高效的負載均衡策略；直播數(shù)據(jù)的存儲和管理，要確