2019年11月系统架构设计师真题及解析摘要
综合知识试卷
本试卷涵盖了系统架构设计相关的多个技术领域，包括操作系统、数据库、网络、软件工程、系统架构风格、设计模式、安全攸关系统、知识产权等。试题共75题，分为单选题和多选题，每道题均附有详细解析，旨在考查考生对系统架构设计核心知识点的掌握。
1. 操作系统与并发控制
- 前趋图（Precedence Graph）用于描述进程之间的执行顺序关系，考察了进程调度的依赖关系。
- 页面置换机制与地址转换：通过页表进行逻辑地址到物理地址的转换，并基于访问位和修改位进行页面淘汰策略判断。
- 进程调度算法：考察了抢占式优先级调度、最早截止期调度、最晚截止期调度等实时系统调度策略。
2. 数据库系统
- 函数依赖与规范化理论：包括A→BC、B→D、D→E等函数依赖的推导，判断是否存在传递依赖。
- 关系模式的分解：判断是否满足无损连接和保持函数依赖。
- 数据库安全机制：通过存储过程实现数据更新，防止第三方获取数据库结构。
- 分布式数据库：考察了全局概念模式、分片模式、分布模式等概念。
3. 网络与通信
- TCP端口号的作用：用于应用层进程的寻址。
- DNS、HTTP、ARP等网络协议的执行顺序：浏览器访问网页前的网络行为分析。
- DHCP服务机制：园区网中可存在多台DHCP服务器，客户端自动选择最先响应的服务器。
- 网络冗余设计：通过备用路径、负载分担提升网络可用性。
4. 软件工程与系统设计
- 软件生命周期模型：划分为定义、开发、运行与维护三个阶段，可行性研究属于定义阶段。
- 需求变更管理流程：包括问题分析、变更描述、变更分析与成本计算、变更实现。
- 软件开发方法：自顶向下、自底向上、形式化开发方法的适用场景。
- 构件组装技术：基于功能、数据、面向对象的组装方式。
5. 系统架构与质量属性
- 架构风格：批处理、规则系统、层次型等风格的适用场景。
- 质量属性分析：性能、可用性、安全性等质量属性与架构策略的对应关系。
- 设计模式分类：创建型、结构型、行为型模式，如Singleton、Prototype、Builder等。
6. 安全与知识产权
- 电子邮箱安全相关协议：SSL、HTTPS、PGP等保障邮件安全，MIME不涉及安全。
- 软件著作权：保护期、权利归属、侵权认定等法律问题。
- 软件安全需求：防止不可接受的违反系统安全的行为。
7. 项目管理与应用数学
- 项目进度管理：关键路径法（CPM）计算总工期及作业延迟容忍度。
- 数据库性能评估：真实程序、核心程序、基准测试程序的评估精度差异。
- 灵敏性分析：评估数学模型对参数变化的敏感程度。
8. 英文填空题
- 数据结构与数据库模型：数据冗余、实体-联系图（ERD）、数据库规范化等基础概念。
- 第三范式（3NF）是业务数据库设计的标准形式。
案例分析部分
1. 用户管理系统架构设计
- 功能需求：用户等级划分、动态调整、折扣策略。
- 质量属性：性能、安全性、可用性、可修改性等。
- 架构风格对比：基于规则的架构风格更适用于动态规则管理，灵活性高，但性能较低。
2. 订餐管理系统数据流图
- 外部实体与加工过程识别：客户、厨房、经理、供应商；订餐、备餐、采购、报表。
- 补充数据流：订单数据、统计报表、库存更新等。
- 数据流图与系统流程图区别：数据流图强调数据流动与处理，支持并行处理；系统流程图强调控制流，按顺序执行。
3. 宇航装备CPS系统设计
- CPS三层结构：感知层（传感器、控制器）、网络层（数据传输）、控制层（决策与反馈）。
- 功能归属分析：飞行传感器管理、步进电机控制等属于感知层；飞行员不属于CPS结构。
- 安全威胁分类：感知层（数据破坏、节点捕获）、网络层（拒绝服务、方向误导）、控制层（非授权访问、恶意代码）。
4. 缓存系统优化与数据一致性
- 数据同步问题：双写不一致、并发冲突。
- 缓存读写策略：读缓存失败则读数据库并更新缓存；写数据库成功后更新或删除缓存。
- 缓存穿透问题：设置空值可能造成内存浪费，解决思路为key过滤机制（如Bitmap）。
- 缓存雪崩问题：设置随机失效时间、缓存串行化更新、多级缓存等策略。
5. 物流车辆管理系统架构设计
- 非功能性需求分类：性能（并发、响应时间）、安全性（SQL注入）、可用性（故障恢复）、易用性（界面友好）。
- 架构层次划分：表现层、逻辑处理层、分布式通信处理层、Kafka消息队列、Redis缓存、数据存储层。
- SQL注入攻击防御：参数化查询、输入验证、使用ORM框架、定期扫描漏洞。
论文写作建议
1. 软件设计方法及其应用
- 可选择结构化设计（如模块划分、内聚与耦合）或面向对象设计（类、继承、多态）展开论述。
- 结合实际项目说明设计方法的实施过程与效果。
2. 软件系统架构评估及其应用
- 推荐使用ATAM方法进行架构评估，结合质量属性效用树分析性能、可用性、安全性等。
- 举例说明在项目中如何识别风险点并提出改进建议。
3. 数据湖技术及其应用
- 数据湖与数据仓库的对比：数据来源、模式转换时机、存储成本、数据质量、用户群体、应用场景。
- 适用于大数据分析、机器学习等项目，需结合具体案例说明实施过程。
4. 负载均衡技术在Web系统中的应用
- 负载均衡算法：轮询、随机、最小连接数等。
- 实施方式：Nginx、LVS、HAProxy等工具，适用于高并发Web系统。
本真题试卷内容全面，覆盖系统架构设计的核心知识点，适合备考系统架构设计师考试的考生进行系统性复习与练习。