系統(tǒng)架構師考試題庫高可用性系統(tǒng)設計技術要點與案例2026一、單選題（共10題，每題2分）1.在設計高可用性系統(tǒng)時，以下哪項技術最能有效減少單點故障的影響？A.負載均衡B.數(shù)據(jù)備份C.冗余設計D.自動故障切換答案：C解析：冗余設計通過多副本、多節(jié)點等方式確保單一組件故障時系統(tǒng)仍可運行，是高可用性的核心。2.對于金融交易系統(tǒng)，高可用性設計通常要求99.99%的可用性，其對應的年停機時間是多少？A.8.76小時B.53.8小時C.3.65小時D.0.88小時答案：A解析：99.99%可用性意味著每年停機時間≤8.76小時（365天×24小時×0.01%）。3.在分布式系統(tǒng)中，以下哪種負載均衡算法最適合動態(tài)變化的流量？A.輪詢（RoundRobin）B.最小連接數(shù)（LeastConnections）C.IP哈希（IPHash）D.加權輪詢（WeightedRoundRobin）答案：B解析：最小連接數(shù)算法根據(jù)后端服務器的活躍連接數(shù)動態(tài)分配請求，適合突發(fā)流量場景。4.在數(shù)據(jù)庫高可用設計中，MySQL的GroupReplication與物理復制相比，主要優(yōu)勢是什么？A.更高的數(shù)據(jù)一致性B.更低的延遲C.更高的寫入性能D.更簡單的運維答案：A解析：GroupReplication支持同步復制，確保所有節(jié)點數(shù)據(jù)一致，適用于事務密集型場景。5.在分布式緩存Redis中，如何實現(xiàn)高可用？A.使用單機部署B(yǎng).配置主從復制C.啟用分片集群D.關閉AOF持久化答案：B解析：Redis主從復制通過異步同步提高可用性，主節(jié)點故障時可快速切換到從節(jié)點。6.在微服務架構中，服務熔斷器的主要作用是？A.防止服務雪崩B.提高系統(tǒng)吞吐量C.減少網(wǎng)絡延遲D.增強數(shù)據(jù)一致性答案：A解析：熔斷器通過超時和錯誤閾值隔離故障服務，防止故障擴散。7.在AWS云環(huán)境中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫高可用的最佳實踐是？A.部署單臺RDS實例B.使用多可用區(qū)（AZ）部署C.關閉自動備份功能D.降低實例規(guī)格以節(jié)省成本答案：B解析：多AZ部署通過跨區(qū)域同步確保跨AZ故障時的服務連續(xù)性。8.在設計高可用消息隊列時，以下哪項技術能有效防止消息丟失？A.壓縮消息體B.消息確認機制（ACK）C.超時重試策略D.減少隊列容量答案：B解析：ACK機制確保生產(chǎn)者確認消息寫入后，消費者處理失敗時可重發(fā)。9.在分布式存儲中，糾刪碼（ErasureCoding）相比RAID5的主要優(yōu)勢是？A.更高的空間利用率B.更低的寫入延遲C.更強的容錯能力D.更簡單的配置答案：C解析：糾刪碼通過數(shù)學算法實現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余，容錯能力更強（如可恢復更多數(shù)據(jù)丟失）。10.在金融行業(yè)，高可用性系統(tǒng)設計通常需要考慮哪項合規(guī)性要求？A.GDPR（歐盟數(shù)據(jù)保護）B.PCIDSS（支付卡安全）C.SOX（薩班斯法案）D.HIPAA（醫(yī)療健康）答案：B解析：PCIDSS對支付系統(tǒng)的高可用性有嚴格要求，需支持7x24小時服務。二、多選題（共5題，每題3分）1.構建高可用性系統(tǒng)的關鍵設計原則包括：A.冗余設計B.自動故障切換C.簡單化架構D.災難恢復預案E.無狀態(tài)服務答案：A、B、D、E解析：冗余、自動切換、災難恢復和無狀態(tài)設計是高可用核心要素，簡化架構需權衡復雜性。2.在微服務架構中，服務治理技術通常包括：A.服務注冊與發(fā)現(xiàn)B.負載均衡C.服務熔斷D.超時設置E.數(shù)據(jù)庫連接池答案：A、B、C、D解析：服務注冊、負載均衡、熔斷和超時是微服務治理的核心，數(shù)據(jù)庫連接池屬于基礎設施層。3.在AWS環(huán)境中，以下哪些服務可用于實現(xiàn)高可用架構？A.EC2AutoScalingB.ELB（ElasticLoadBalancing）C.RDSMulti-AZD.S3跨區(qū)域復制E.CloudFront答案：A、B、C、D解析：AutoScaling、ELB、RDSMulti-AZ和S3跨區(qū)域復制均支持高可用，CloudFront是CDN服務。4.數(shù)據(jù)庫高可用方案中，常見的同步復制技術包括：A.MySQLGroupReplicationB.PostgreSQLStreamingReplicationC.MongoDBReplicaSetD.RedisSentinelE.OracleDataGuard答案：A、B、C、E解析：RedisSentinel是異步復制，其他均為同步或準同步方案。5.在設計高可用集群時，需要考慮的運維因素包括：A.監(jiān)控與告警B.自動化部署C.數(shù)據(jù)一致性協(xié)議D.容量規(guī)劃E.手動故障切換腳本答案：A、B、D、E解析：監(jiān)控告警、自動化部署、容量規(guī)劃和手動切換腳本是運維關鍵，數(shù)據(jù)一致性協(xié)議屬于設計層面。三、簡答題（共4題，每題5分）1.簡述負載均衡器的健康檢查機制及其在高可用性中的作用。答案：-健康檢查機制通過定期發(fā)送請求（如HTTPGET、Ping）檢測后端服務器的存活狀態(tài)。-作用：自動隔離故障節(jié)點，防止故障服務器接收請求，確保流量僅分配給健康的后端，避免系統(tǒng)雪崩。解析：健康檢查是負載均衡的核心功能，需結合超時、間隔等參數(shù)優(yōu)化。2.在分布式系統(tǒng)中，如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)一致性保障？答案：-分布式事務協(xié)議（如2PC/3PC）-最終一致性模型（如消息隊列、緩存異步同步）-讀寫分離與主從同步-樂觀鎖/悲觀鎖機制解析：根據(jù)場景選擇強一致性（事務）或最終一致性（異步）。3.簡述服務熔斷器的設計要點。答案：-閾值設定（錯誤率/超時數(shù)）-熔斷狀態(tài)（開/半開/閉）-回退策略（降級服務/默認響應）-自動恢復機制解析：熔斷器需平衡故障隔離與業(yè)務連續(xù)性。4.在云環(huán)境下，如何設計跨地域的高可用架構？答案：-數(shù)據(jù)同步：使用云服務（如AWSS3跨AZ、AzureGeo-RedundantStorage）-服務部署：多地域部署（如AWSGlobalAccelerator、AzureTrafficManager）-負載均衡：全球負載均衡（GLB）-災難切換預案解析：核心是數(shù)據(jù)同步和服務路由的跨地域擴展。四、案例分析題（共2題，每題10分）1.場景：某電商平臺需設計高可用訂單系統(tǒng)，要求：-支持99.99%可用性-訂單數(shù)據(jù)需實時同步到分庫分表集群-需防止單點故障（數(shù)據(jù)庫、緩存、應用服務）請設計系統(tǒng)架構方案。答案：-應用層：微服務架構（訂單、支付、庫存解耦），使用Nginx+Keepalived實現(xiàn)負載均衡與主備切換。-數(shù)據(jù)庫層：-MySQL讀寫分離（主庫寫，從庫讀）+分庫分表（按訂單ID哈希）-主庫部署在多AZ，開啟GroupReplication同步-緩存層：RedisCluster（多副本）+持久化（RDB+AOF）-同步方案：使用消息隊列（Kafka）異步同步訂單變更到下游系統(tǒng)-監(jiān)控與告警：Prometheus+Grafana監(jiān)控，ELK日志分析，自動告警觸發(fā)切換解析：關鍵是跨組件冗余與異步解耦，避免數(shù)據(jù)鏈路單點。2.場景：某金融交易系統(tǒng)需滿足監(jiān)管要求的5秒內(nèi)故障切換，部署在AWS云上，現(xiàn)有架構：-單臺EC2實例運行交易服務-數(shù)據(jù)庫使用RDS標準版（非Multi-AZ）-緩存使用單機Redis請?zhí)岢鰞?yōu)化方案。答案：-應用層：-部署EC2AutoScalingGroup（多實例+ELB）-使用ElasticBeanstalk實現(xiàn)快速部署與切換-數(shù)據(jù)庫層：-升級為RDSMulti-AZ，開啟跨AZ同步-數(shù)據(jù)庫連接使用Keepalived+連接池（如HikariCP）實現(xiàn)自動重連-緩存層：-部署Redis