2026年系統(tǒng)架構(gòu)師高可用設(shè)計(jì)題含答案第1題（20分）題目：某電商平臺(tái)核心交易系統(tǒng)需支撐雙十一期間單日百萬級(jí)QPS，要求系統(tǒng)不可用時(shí)間控制在5分鐘以內(nèi)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)該系統(tǒng)的整體高可用架構(gòu)，需包含以下內(nèi)容：1.核心組件選型：數(shù)據(jù)庫(kù)、緩存、消息隊(duì)列、負(fù)載均衡器的具體方案及理由。2.容災(zāi)方案：兩地三中心（主備+同城災(zāi)備）的鏈路設(shè)計(jì)及切換機(jī)制。3.關(guān)鍵指標(biāo)保障：如何通過監(jiān)控和自動(dòng)化手段確保系統(tǒng)在故障時(shí)5分鐘內(nèi)恢復(fù)服務(wù)。答案與解析：1.核心組件選型：-數(shù)據(jù)庫(kù)：采用分布式數(shù)據(jù)庫(kù)（如TiDB或MySQLCluster），支持同城多副本+異地異步復(fù)制，SQL和NoSQL場(chǎng)景兼顧。理由：分布式架構(gòu)天然具備水平擴(kuò)展能力，異步復(fù)制可降低跨區(qū)域延遲，故障時(shí)自動(dòng)切換（如TiDB的GaleraCluster）。-緩存：Level-1使用Redis集群（3副本，異地多活），Level-2使用Memcached（分桶部署）。理由：Redis集群高可用，異地緩存避免跨區(qū)域訪問延遲；Memcached補(bǔ)充熱點(diǎn)數(shù)據(jù)加速。-消息隊(duì)列：Kafka（3副本，多Zookeeper集群），分區(qū)域消費(fèi)。理由：高吞吐、持久化，分區(qū)+副本確保消息不丟失，跨區(qū)域消費(fèi)避免單點(diǎn)壓垮。-負(fù)載均衡：F5/LVS+DNS輪詢（主備切換），內(nèi)部使用Nginx反向代理。理由：F5/LVS提供高可用調(diào)度，DNS切換實(shí)現(xiàn)全局負(fù)載均衡，Nginx用于服務(wù)內(nèi)微調(diào)。2.容災(zāi)方案：-鏈路設(shè)計(jì)：-同城多活：數(shù)據(jù)庫(kù)、緩存、MQ在主中心部署3副本，通過VPC網(wǎng)絡(luò)隔離；同城災(zāi)備中心僅同步核心數(shù)據(jù)（如訂單、商品）。-異地災(zāi)備：主中心數(shù)據(jù)異步同步至異地災(zāi)備中心，切換時(shí)需手動(dòng)確認(rèn)數(shù)據(jù)一致性（通過校驗(yàn)哈希值）。-切換機(jī)制：-DNS切換：主中心故障時(shí)，DNSTTL縮短（如30秒），切換至災(zāi)備中心。-自動(dòng)化腳本：通過Prometheus+Alertmanager監(jiān)控主中心存活，觸發(fā)自動(dòng)切換腳本（如切換負(fù)載均衡器后端IP）。3.關(guān)鍵指標(biāo)保障：-監(jiān)控：-鏈路監(jiān)控：Zabbix/Prometheus監(jiān)控跨區(qū)域延遲（如數(shù)據(jù)庫(kù)Ping時(shí)間），告警閾值≤50ms。-業(yè)務(wù)監(jiān)控：SkyWalking追蹤調(diào)用鏈，慢查詢＜500ms觸發(fā)告警。-自動(dòng)化恢復(fù)：-數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)：異地災(zāi)備中心啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)執(zhí)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)?zāi)_本（如校驗(yàn)binlog位點(diǎn)）。-服務(wù)熔斷：Hystrix/Sentinel在切換期間自動(dòng)降級(jí)非核心服務(wù)（如秒殺活動(dòng)降級(jí)為靜態(tài)頁(yè)面）。第2題（15分）題目：某政務(wù)外網(wǎng)系統(tǒng)需滿足“7×24小時(shí)服務(wù)不中斷”，用戶量波動(dòng)大（早8-12點(diǎn)高峰期QPS翻倍）。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)系統(tǒng)的高可用架構(gòu)，需包含：1.冗余設(shè)計(jì)：關(guān)鍵組件（網(wǎng)關(guān)、應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫(kù)）的冗余方案。2.彈性伸縮：如何結(jié)合云廠商資源池實(shí)現(xiàn)自動(dòng)擴(kuò)縮容。3.數(shù)據(jù)一致性保障：跨可用區(qū)同步事務(wù)數(shù)據(jù)的策略。答案與解析：1.冗余設(shè)計(jì)：-網(wǎng)關(guān)：APIGateway集群（如阿里云API網(wǎng)關(guān)，多實(shí)例部署+健康檢查）。理由：防單點(diǎn)故障，自動(dòng)剔除異常節(jié)點(diǎn)。-應(yīng)用：Kubernetes（K8s）多副本部署（Pod多副本+副本集），跨可用區(qū)調(diào)度。理由：自動(dòng)負(fù)載均衡，故障時(shí)Pod自動(dòng)重試。-數(shù)據(jù)庫(kù)：OracleRAC（本地多實(shí)例）+異地RDS（異步復(fù)制）。理由：RAC實(shí)現(xiàn)高并發(fā)讀寫，RDS提供異地容災(zāi)。2.彈性伸縮：-策略：-垂直伸縮：應(yīng)用容器資源上限動(dòng)態(tài)調(diào)整（如K8sHorizontalPodAutoscaler，基于CPU/內(nèi)存閾值）。-水平伸縮：高峰期自動(dòng)增加Pod數(shù)量，低谷期合并Pod（如早8-12點(diǎn)擴(kuò)容至200Pod，其他時(shí)間縮至100Pod）。-云廠商資源池：使用AWSASG/阿里云ESSD，按需購(gòu)買ECS實(shí)例。3.數(shù)據(jù)一致性保障：-同步策略：-強(qiáng)一致性：使用OracleDataGuard（日志傳輸），同步延遲≤1秒。-最終一致性：事務(wù)消息通過RocketMQ實(shí)現(xiàn)TCC補(bǔ)償（如訂單支付失敗自動(dòng)退款）。-跨可用區(qū)同步：通過云廠商DB代理（如DTS）異步同步主庫(kù)數(shù)據(jù)至災(zāi)備庫(kù)，切換時(shí)通過Binlog校驗(yàn)數(shù)據(jù)差異。第3題（25分）題目：某金融核心系統(tǒng)需滿足“金融級(jí)高可用”，要求故障切換時(shí)間＜1秒，支持多活部署。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)該系統(tǒng)的架構(gòu)，需包含：1.多活架構(gòu)：如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)、緩存、服務(wù)的多活方案。2.故障切換：切換場(chǎng)景下的數(shù)據(jù)一致性保障措施。3.防雪崩設(shè)計(jì)：如何防止高并發(fā)壓垮系統(tǒng)。答案與解析：1.多活架構(gòu)：-數(shù)據(jù)庫(kù)：采用ShardingSphere+TiDB，分庫(kù)分表+跨區(qū)域多活。理由：TiDB支持多活副本（如華東主、華南主，通過CDC同步數(shù)據(jù)）。-緩存：RedisCluster+異地多活（主寫主讀，通過RedisSentinel實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換）。-服務(wù)：微服務(wù)多活部署（如Dubbo集群，配置多臺(tái)Provider實(shí)例）。2.故障切換：-切換機(jī)制：-DNS切換：通過智能DNS（如Cloudflare）實(shí)現(xiàn)主備切換，切換時(shí)30秒內(nèi)無感知。-數(shù)據(jù)一致性：切換前通過Binlog位點(diǎn)校驗(yàn)數(shù)據(jù)一致性（如同步至災(zāi)備庫(kù)前檢查Binlog落后＜5分鐘）。-切換場(chǎng)景：-手動(dòng)切換：運(yùn)維觸發(fā)DNS切換（如主中心數(shù)據(jù)庫(kù)宕機(jī)時(shí)切換至災(zāi)備）。-自動(dòng)切換：通過Prometheus+KubernetesOperator自動(dòng)剔除異常節(jié)點(diǎn)。3.防雪崩設(shè)計(jì)：-限流：-鏈路限流：Sentinel/SentinelGo控制接口QPS（如秒殺接口限流1000QPS）。-分布式限流：使用Redis分布式鎖（如Lua腳本實(shí)現(xiàn)）。-削峰填谷：-消息隊(duì)列：用戶請(qǐng)求先入Kafka，下游按需消費(fèi)。-彈性擴(kuò)容：通過K8sHPA自動(dòng)擴(kuò)容，高峰期增加無狀態(tài)服務(wù)副本。第4題（15分）題目：某電商訂單系統(tǒng)需支持“秒殺活動(dòng)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)不超時(shí)”，要求系統(tǒng)故障率＜0.01%。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)高可用架構(gòu)，需包含：1.秒殺專用架構(gòu)：如何通過緩存+數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化避免超時(shí)。2.監(jiān)控告警：如何實(shí)時(shí)監(jiān)控秒殺場(chǎng)景下的系統(tǒng)狀態(tài)。3.補(bǔ)償機(jī)制：訂單失敗時(shí)的自動(dòng)重試策略。答案與解析：1.秒殺專用架構(gòu)：-緩存優(yōu)化：-熱點(diǎn)預(yù)加載：秒殺前通過RedisCluster預(yù)緩存商品庫(kù)存（主庫(kù)更新庫(kù)存時(shí)同步Redis）。-Lua腳本：Redis原子扣減庫(kù)存（避免超賣）。-數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化：-讀寫分離：主庫(kù)處理寫操作，從庫(kù)查詢庫(kù)存（通過ProxySQL實(shí)現(xiàn)）。-隔離級(jí)別：數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)置為ReadCommitted，避免臟讀。2.監(jiān)控告警：-監(jiān)控指標(biāo)：-秒殺場(chǎng)景：Redis命中率（≥95%）、數(shù)據(jù)庫(kù)慢查詢（＜100ms）、Kafka隊(duì)列積壓（≤1000條）。-告警機(jī)制：Prometheus+Grafana聯(lián)動(dòng)，秒殺活動(dòng)期間每10秒抓取指標(biāo)。-告警閾值：-庫(kù)存扣減失?。焊婢撝怠?%訂單失敗率，觸發(fā)短信通知。3.補(bǔ)償機(jī)制：-自動(dòng)重試：-消息隊(duì)列補(bǔ)償：訂單失敗消息入Kafka，下游服務(wù)定時(shí)重試（最多重試5次，間隔30秒）。-冪等設(shè)計(jì)：通過訂單號(hào)+商品ID生成唯一Token，避免重復(fù)扣減。第5題（25分）題目：某政務(wù)SaaS平臺(tái)需支持“跨區(qū)域用戶訪問延遲＜100ms”，要求系統(tǒng)具備容災(zāi)和彈性能力。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)高可用架構(gòu)，需包含：1.跨區(qū)域架構(gòu)：如何通過CDN+服務(wù)多活實(shí)現(xiàn)低延遲訪問。2.容災(zāi)切換：異地容災(zāi)中心的切換方案及數(shù)據(jù)同步策略。3.彈性架構(gòu)：如何通過云資源池動(dòng)態(tài)調(diào)整服務(wù)能力。答案與解析：1.跨區(qū)域架構(gòu)：-CDN優(yōu)化：-多區(qū)域CDN：阿里云CDN部署在用戶所屬區(qū)域（如華東用戶使用華東CDN節(jié)點(diǎn)）。-動(dòng)態(tài)緩存：通過CDN動(dòng)態(tài)解析API路徑，緩存熱點(diǎn)接口（如天氣查詢）。-服務(wù)多活：-服務(wù)路由：使用Nginx+Lua實(shí)現(xiàn)用戶就近路由（根據(jù)IP判斷用戶區(qū)域）。-服務(wù)隔離：通過KubernetesNetworkPolicy限制跨區(qū)域訪問（僅允許災(zāi)備中心訪問主中心API）。2.容災(zāi)切換：-切換方案：-DNS切換：主中心故障時(shí)，通過智能DNS（如阿里云DNS）切換至災(zāi)備中心（切換時(shí)間＜30秒）。-數(shù)據(jù)同步：主中心數(shù)據(jù)通過云廠商DTS異步同步至災(zāi)備中心（同步延遲≤5分鐘）。-數(shù)據(jù)校驗(yàn)：切換前通過Binlog對(duì)比主備數(shù)據(jù)差異（如哈希值校驗(yàn)庫(kù)存表）。3.彈性架構(gòu)：-資源池設(shè)計(jì)：-容