系统架构设计师-【2025年上半年案例题】-真题分享
第一题(必选题)
某科技公司开发了一个面向开发者的在线大模型训练平台系统，该平台主要面向具备一定编程基础的用户，支持基于 Python 的模型编写、训练和部署流程。系统旨在简化模型开发流程，用户无需了解底层计算硬件配置，平台将自动解析代码并智能匹配训练资源进行运行。
问题1
根据上述系统描述，依次写出每条需求对应的系统质量属性。（12 分）
1.用户提交模型训练任务时，系统应在 1 分钟内分配资源并开始任务运行（1）；
2.数据库发生故障时，能够在 20 分钟内切换至备用数据库，保证平台继续运行（2）；
3.服务器发生故障时，能够自动切换至备用服务器，保障系统业务连续（3）；
4.系统出现故障时，平台能够继续正常运行并通知管理员，同时应提供相关的操作日志、系统日志、访问日志和调试日志等信息（4）；
5.用户界面需自动适配不同设备的分辨率和屏幕比例（5）；
6.提供常用快捷键操作，提升平台易用性（6）；
7.系统支持切换界面语言，方便不同语言背景用户使用（7）；
8.支持远程用户进行测试和操作，但需限定为注册用户（8）；
9.系统应支持来自不同终端设备（如浏览器、命令行工具、移动设备等）和操作系统（如 Windows、Linux、macOS）的注册用户同时远程访问与操作平台，系统需能正确解析并响应各类客户端的指令，保证功能一致性与协同操作能力（9）；
10.当系统功能需要调整时，应在 3 天内完成功能修改和部署上线（10）；
11.系统需具备良好的故障恢复能力，在发生系统级故障时，15 分钟内需完成修复（11）；
12.系统需具备良好的异常容错机制，部分模块出错不应影响平台整体运行（12）。
答案
（1）性能（2）可靠性（3）可靠性（4）可靠性（5）易用性（6）易用性（7）易用性（8）可测试性（9）互操作性（10）可修改性（11）可靠性（12）可靠性
问题2
根据题干描述，将下图空白处补充完整，并说明该平台为什么适合用解释器风格？（13 分）
答案
（1）程序执行的当前状态（2）解释器引擎（3）解释器引擎的内部状态
第二题(选做题)
某研究团队基于医疗领域的大量文本与结构化数据，构建了一个面向医疗知识图谱的问答系统。该系统面向医学科研人员与临床医生，支持实体识别、关系抽取、知识检索与答案生成等功能。由于系统设计较为复杂，包含数据预处理、自然语言处理、知识图谱构建、后端服务、前端服务、机器学习与深度学习等多个模块，系统采用“自底向上”的方式构建总体系结构。该系统主要包括：爬取医疗相关数据并建立知识图谱、提供实体识别和关系抽取服务、实现多种类型问答接口（如实体知识问答、药物关系问答、医学关系查询等），并通过后端模块进行统一处理，生成答案。
问题1
根据题干描述的内容，将下列选项填入图中合适位置（9 分）
（a）知识检索（b）模板翻译（c）数据清洗（d）命名实体识别（e）知识表示（f）模板匹配（g）问题分类（h）知识抽取 （i）数据收集
答案
（1）g（2）d（3）b（4）f（5）a（6）h（7）i（8）e（9）c
问题2
在构建医药知识图谱系统中，选择哪类数据库更适合存储知识图谱数据？请明确说明数据库类型及推荐技术实现，并结合医药数据特性说明理由。（7分）
答案
推荐使用图数据库（Graph Database），如 Neo4j、Amazon Neptune 等，来存储医药知识图谱数据。因为医药领域的知识结构普遍基于三元组，图数据库能以节点和边的形式自然建模实体及其复杂关系，尤其适合表示药物相互作用、疾病关联等语义网络。图数据库还支持高效的关系遍历、多跳查询和图算法分析，如最短路径、社区发现等，有助于深入挖掘潜在医学关联。此外，Neo4j 提供的 Cypher 查询语言便于灵活表达医学图谱中的复杂语义关系。
问题3
下图是 Scrapy 框架的核心结构图，其中挖空了三个关键组件，请根据图示结构，在图中标记的位置填入相应的模块名称，并请简要解释什么是“异步IO”。（9 分）
答案
（1） Scheduler（调度器）（2） Scrapy Engine（引擎）（3）Item Pipeline（项目管道）
在异步IO模式下，程序向操作系统发起I/O请求（如读文件、收网络数据）后，不会阻塞等待结果返回，而是立即返回并继续执行其他逻辑。当I/O操作完成后，操作系统会通过回调函数、事件通知或信号等方式通知程序，程序再去处理结果。
第三题(选做题)
某互联网企业开发并部署了一套高并发电商系统，系统中的商品信息、用户购物车、热销榜单等高频数据均存储在 Redis 中以提高访问效率。随着业务规模扩大，单实例 Redis 出现了性能瓶颈和单点故障风险。为提升系统的可用性、扩展性和数据容灾能力，技术团队决定采用 Redis 的主从复制架构，将写操作集中在主节点（Master），将读操作分散到多个从节点（Slave）中。同时，系统还需支持主从自动同步机制，确保在主库故障后可以快速切换至从库，保障业务连续性。
问题1
请根据 Redis 的主从架构原理和下图的同步流程，在图示中填入正确的关键步骤和指令。（10 分）
答案
问题2
增量复制的流程图填空，主从库第一次同步完成之后，后面是如何同步的?（6分）
答案
问题3
Redis 的两种持久化技术数据持久化在系统非常重要，系统发生故障的时候需要进行数据恢复，请列举出数据持久化的两种方式，并论述其优缺点（9 分）
答案
Redis 的两种主要持久化方式是 RDB（快照持久化） 和 AOF（追加文件持久化）。RDB 方式会在指定时间间隔生成内存数据的快照并保存为二进制文件，优点是性能高、恢复速度快、适合备份；缺点是如果 Redis 崩溃，可能会丢失最后一次快照后的数据。AOF 会将每次写命令追加记录到日志文件中，优点是数据恢复更完整、丢失最少；缺点是文件体积大、写入频繁时性能开销较高。实际应用中可根据需求开启混合持久化，兼顾性能与数据安全。选择持久化方式需权衡数据安全性与系统性能。
第四题(选做题)
题干略，主要提了端侧 AI和云测 AI 算力。
问题1
云端 A1和端侧 Al的定义以及端侧 A1相比云端 Al的优势是什么？（6 分）
答案
云端 AI 是将人工智能模型部署在云服务器上，由云端负责数据处理和推理计算；而端侧 AI 则是将模型部署在本地设备上，如手机、摄像头、边缘计算设备等，在本地直接进行推理和处理。与云端 AI 相比，端侧 AI 的优势在于低延迟、响应快，能实现实时处理；同时数据无需上传云端，有效保护用户隐私和数据安全；此外，端侧 AI 不依赖网络连接，即使在离线环境下也能正常运行，适用于自动驾驶、智能安防等对时效性和稳定性要求高的场景。随着硬件性能提升，端侧 AI 正逐渐成为重要的发展方向。
问题2
根据给出的选项补充对应的空。（7 分）
答案
- 1 (b) 动态调度与能效优化（根据任务和能耗动态调整资源分配）
- 2 (c ） 安全与隔离机制（虚拟化用于用户任务隔离，防止资源冲突）
- 3 (a) 资源抽象与异构计算（统一抽象异构资源，提升调度灵活性）
- 4 (c ) 安全与隔离机制（强化本地隐私保护与数据加密）
- 5 (b) 动态调度与能效优化（根据实时负载变化动态分配计算资源）
- 6 (b) 动态调度与能效优化（减少数据搬移，提高能效与响应速度）
- 7 (a) 资源抽象与异构计算（模型轻量化以适应端侧设备资源差异）
问题3
（1）请根据下表填写资源池的扩容能力、管理复杂性、部署规模（高中低），以及各类资源池的适用场景。（12 分）
(2)李工基于目前的场景，认为集中式资源池具有实时性高、统一调度等优点，并且当前系统规模有限，因此决定采用集中式资源池方案。
但王工指出李工的方案存在三个缺陷，请阐述原因。
答案
（1）
（2）
- 扩展性差：集中式架构在面对用户规模增长时，扩容能力有限，无法灵活应对大规模部署需求。
- 单点故障风险高：资源集中，若核心节点故障，可能导致整个平台服务不可用。
- 地理限制明显：用户或设备分布广泛时，集中式架构可能导致访问延迟高、体验差，不适合多地接入场景。
第五题(选做题)
题干略，主要提及了农产品溯源使用区块链相关的内容。
问题1
区块链的六个层次分别是什么，并简单介绍（12 分）
答案
- 数据层
负责底层数据结构与存储，包括区块、链结构、时间戳、Merkle 树等，确保数据一致性与不可篡改。 - 网络层
实现节点间的数据传播、发现和通信，采用 P2P 网络结构，确保区块链系统的去中心化特性。 - 共识层
决定多个节点如何就同一账本状态达成共识，常见机制有 PoW、PoS、PBFT 等，是保障区块链一致性与安全性的核心。激励层
通过发行代币等机制，激励节点参与维护网络的运行与共识过程，常用于公有链中。 - 合约层
实现智能合约的定义与执行，用代码自动执行合约逻辑，实现可信的业务逻辑处理。 - 应用层
提供面向用户的具体应用，如数字货币、供应链金融、身份认证等，是区块链价值体现的直接载体。
问题2
有三种人员:信息填写人员、核对人员、审核人员，请用 400字以内文字说明三种不同人员的操作流程（9 分）
答案
信息填写人员首先登录区块链系统，录入产品的基础信息，如批次、产地、检测报告等内容，并上传原始凭证（如盖章的检测文件）至 IPFS 分布式存储。随后调用智能合约生成初始哈希值，将关键信息上链，系统自动生成带时间戳的区块链存证编号，完成数据初次登记。
核对人员接收系统推送的待核验数据包，重点对比上链哈希值与原始凭证内容是否一致，并可进行实地抽查或远程视频核验，确保数据真实性。在数据验证无误后，使用多重签名钱包进行加密签名操作，触发智能合约将数据推入审核流程。
审核人员调取整个数据包的链上操作日志，检查是否存在异常或修改记录，并通过超过三分之二节点共识机制确认数据有效性。最终，审核人员激活时间锁功能，将该批次数据设为只读状态，并颁发可验证的数字凭证（VC），同步至农业监管区块链，实现数据全流程可溯源与不可篡改。
问题3
介绍下什么是智能合约，并说明智能合约包含哪三方面（4分）
答案
智能合约是一种运行在区块链上的自动化合约程序，它根据事先设定的规则自动执行合约内容，无需人工干预，具备去中心化、不可篡改和可追溯等特点。智能合约通常包含三方面内容：合约主体，即参与合约执行的各方；合约条款，是预先设定的业务逻辑和规则；合约触发机制，指合约在满足特定条件下自动执行的方式。它广泛应用于数字金融、供应链、溯源等领域，提升效率与透明度。