系統(tǒng)架構(gòu)設計師考試試題

2015年系統(tǒng)架構(gòu)設計師考試真題(案例分析)?、閱讀以下關(guān)于軟件架構(gòu)評估的說明，在答題紙上回答問題1和問題2?！菊f明】某軟件公司擬為某市級公安機關(guān)開發(fā)一套特種車輛管理與監(jiān)控系統(tǒng)，以提高特種車輛管理的效率和準確性。在系統(tǒng)需求分析與架構(gòu)設計階段，用戶提出的部分需求和關(guān)鍵質(zhì)量屬性場景如下：系統(tǒng)用戶分為管理員、分管領(lǐng)導和普通民警等三類：正常負載情況下，系統(tǒng)必須在0.5秒內(nèi)對用戶的車輛查詢請求進行響應；系統(tǒng)能夠抵御99.999%的黑客攻擊：系統(tǒng)的用戶名必須以字母開頭，長度不少于5個字符；對查魂請求處理時間的要求將影響系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議和處理過程的設計；網(wǎng)絡失效后，系統(tǒng)需要在2分鐘內(nèi)發(fā)現(xiàn)并啟用備用網(wǎng)絡系統(tǒng)；在系統(tǒng)升級時，需要保證在1個月內(nèi)添加一個新的消息處理中間件；查詢過程中涉及到的車輛實時視頻傳輸必須保證20幀/秒的速率，且畫面具有600*480的分辨率：更改系統(tǒng)加密的級別將對安全性和性能產(chǎn)生影響；系統(tǒng)主站點斷電后，需要在3秒內(nèi)將請求重定向到備用站點；假設每秒中用戶查詢請求的數(shù)量是10個，處理請求的時間為30毫秒，則“在1秒內(nèi)完成用戶的查詢請求”這一要求是可以實現(xiàn)的：對用戶信息數(shù)據(jù)的授權(quán)訪問必須保證99.999%的安全性：0前對“車輛信息實時監(jiān)控”業(yè)務邏輯的描述尚未達成共識，這可能導致部分業(yè)務功能模塊的重復，影響系統(tǒng)的可修改性；更改系統(tǒng)的Web界面接口必須在1周內(nèi)完成：系統(tǒng)需要提供遠程調(diào)試接口，并支持系統(tǒng)的遠程調(diào)試。在對系統(tǒng)需求和質(zhì)量屬性場景進行分析的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)的架構(gòu)師給出了三個候選的架構(gòu)設計方案。公司目前正在組織系統(tǒng)開發(fā)的相關(guān)人員對系統(tǒng)架構(gòu)進行評估。【問題1】(12分)在架構(gòu)評估過程中，質(zhì)量屬性效用樹(utilitytree)是對系統(tǒng)質(zhì)量屬性進行識別和優(yōu)先級排序的重要工具。清給出合適的質(zhì)量屬性，填入圖11+⑴〉(2)空白處；并選擇題干描述中的?(o),將恰當?shù)男蛱柼钊擘?(6)空白處，完成該系統(tǒng)的效用樹。【問題2】(13分)在架構(gòu)評估過程中；需要正確識別系統(tǒng)的架構(gòu)風險、敏感點和權(quán)衡點，并進行合理的架構(gòu)決策。請用300字以內(nèi)的文字給出系統(tǒng)架構(gòu)風險、敏感點和權(quán)衡點的定義，并從題干描述中的(a)(o)各選出1個屬于系統(tǒng)架構(gòu)風險、敏感點和權(quán)衡點的描述。二、閱讀以下關(guān)于系統(tǒng)設計建模的說明，在答題紙上問答問題1至問題3?！菊f明】某公司擬研制一款高空監(jiān)視無人直升機，該無人機采用遙控一自主復合型控制實現(xiàn)垂直升降。該直升機飛行控制系統(tǒng)山機上部分和地面部分組成，機上部分主要包括無線電傳輸設備、飛控計算機、導航設備等，地面部分包括遙控操縱設備、無線電傳輸設備以及地面綜合控制計算機等。其主要工作原理是地面綜合控制計算機負責發(fā)送相應指令，飛控計算機按照預定程序?qū)崿F(xiàn)相應功能。經(jīng)過需求分析，對該無人直升機控制系統(tǒng)縱向控制基本功能整理如下：飛控計算機加電后，應完成系統(tǒng)初始化，飛機進入準備起飛狀態(tài)；在準備起飛狀態(tài)中等待地面綜合控制計算機發(fā)送起飛指令，飛控計算機接收到起飛指令后，進入垂直起飛狀態(tài)；垂直起飛過程中如果飛控計算機發(fā)現(xiàn)飛機飛行異常，飛行控制系統(tǒng)應轉(zhuǎn)入無線電遙控飛行狀態(tài)，地面綜合控制計算機發(fā)送遙控指令；垂直起飛達到預定起飛高度后，飛機應進入高度保持狀態(tài)；(c)飛控計算機在收到地面綜合控制計算機發(fā)送的目標高度后，飛機應進入垂直升降狀態(tài)，接近目標高度；垂直升降過程中出現(xiàn)飛機飛行異常，控制系統(tǒng)應轉(zhuǎn)入無線電遙控飛行；仃)飛機到達目標高度后，應進入高度保持狀態(tài)，完成相應的任務；飛機在接到地面綜合控制計算機發(fā)送的任務執(zhí)行結(jié)束指令后，進入&機降落狀態(tài)；飛機降落過程中如果出現(xiàn)飛機飛行異常，控制系統(tǒng)應轉(zhuǎn)入無線電遙控飛行；飛機降落到指定著陸高度后，進入飛機著陸狀態(tài)，應按照預定著陸算法，進行著陸；無線電遙控飛行中，地面綜合控制計算機發(fā)送著陸指令，飛機進入著陸狀態(tài)，應按照預定著陸算法，進行著陸?！締栴}1】(6分)狀態(tài)圖和活動圖是軟件系統(tǒng)設計建模中常'用的兩種手段，請用200字以內(nèi)文字簡要說明

狀態(tài)圖和活動圖的含義及其區(qū)別?！締栴}2】（10分）根據(jù)題干中描述的基本功能需求，架構(gòu)師王工通過對需求的分析和總結(jié)給出『無人直升機控制系統(tǒng)縱向控制狀態(tài)圖（圖2-D0請根據(jù)題干描述，提煉出相應狀態(tài)及條件，并完善圖2-1所示狀態(tài)圖中的⑴（5），將答案填寫在答題紙中?！締栴}3】（9分）根據(jù)題目中描述的基本功能需求，架構(gòu)師王工給出了無人直升機控制系統(tǒng)縱向控制的頂層活動圖（圖2-2）。請根據(jù)題干描述，完善圖2-2活動圖的（1）-（9），將答案填寫在答題紙中。

三、閱讀以卜?關(guān)于嵌入式系統(tǒng)nJ.靠性設計方面的描述，回答問題1至問題3?！菊f明】某宇航公司長期從事宇航裝備的研制工作，嵌入式系統(tǒng)的可靠性分析與設計己成為該公司產(chǎn)品研制中的核心工作，隨著宇航裝備的綜合化技術(shù)發(fā)展，嵌入式軟件規(guī)模發(fā)生了巨大變化，代碼規(guī)模已從原來的幾十萬擴展到上百萬，從而帶來了山于軟件失效而引起系統(tǒng)可靠性降低的隱患。公司領(lǐng)導非常重視軟件可靠性工作，決定抽調(diào)王工程師等5人組建可靠性研究團隊，專門研究提高本公司宇航裝備的系統(tǒng)可靠性和軟件可靠性問題，并要求在三個月內(nèi)，給出本公司在系統(tǒng)和軟件設計方面如何考慮時靠性設計的方法和規(guī)范M?靠性研究團隊很快拿出了系統(tǒng)及硬件的可靠性提高方案，但對于軟件可靠性問題始終沒有研究出一種普遍認同的方法。【問題1】供9分）請用200字以內(nèi)文字說明系統(tǒng)可靠性的定義及包含的4個子特性，并簡要指出提高系統(tǒng)可靠性一般采用哪些技術(shù)？【問題2】供8分）王工帶領(lǐng)的可靠性研究團隊之所以沒能快速取得軟件可靠性問題的技術(shù)突破，其核心原

因是他們沒有搞懂高可靠性軟件應具備的特點。軟件可靠性-般致力于系統(tǒng)性地減少和消除對軟件程序性能有不利影響的系統(tǒng)故障。除非祓修改，否則軟件系統(tǒng)不會隨著時間的推移而發(fā)生退化。請根據(jù)你對軟件可靠性的理解，給出表3-1所列出的硬件可靠性特征對應的軟件可靠性特征之間的差異或相似之處，將答案寫在答題紙上。表3」硬件和軟件可靠性對比序號硬件可靠性軟件可靠性I失效率服從浴曰曲線。老化狀態(tài)類似于軟件調(diào)試狀態(tài)(1)2即使不適用，材料劣化也會導致失效(2)3硬件維修會恢復原始狀態(tài)⑶4硬件失效之前會有報警(4)【問題3】供8分）王工帶領(lǐng)的可靠性研究團隊在分析了大量相關(guān)資料基礎(chǔ)上，提出軟件的質(zhì)量和可靠性必須在開發(fā)過程構(gòu)建到軟件中，也就是說，為了提高軟件的可靠性，必須在需求分析、設計階段升展軟件可靠性籌劃和設計。研究團隊針對本公司承擔的飛行控制系統(tǒng)制定出了一套飛控軟件的可靠性設計要求。飛行控制系統(tǒng)是一種雙余度同構(gòu)型系統(tǒng)，輸入采用了獨立的兩路數(shù)據(jù)通道，在系統(tǒng)內(nèi)完成輸入數(shù)據(jù)的交叉對比、表決'制導率計算，輸出數(shù)據(jù)的交叉對比、表決、-輸出等功能，系統(tǒng)的監(jiān)控模塊實現(xiàn)對系統(tǒng)失效或失少的檢測與寵位。其軟件的可靠性設計包括恢夏塊方法和N版本程序設計方法。清根據(jù)恢復塊方法工作原理完成圖3-1,在（1）?⑷中填入恰當?shù)膬?nèi)容。并比較恢復塊方法與N版本程序設計方法，將比較結(jié)果⑸?⑻填入表3-2中。1） |后備塊11 一后備塊n不合格不合格2)

(不合格不合格2)

(圖3-1恢復塊方法表3-2 恢復塊方法與N版本程序設計的比較恢復塊方法N版本程序設計硬件運行環(huán)境單機多機錯誤檢測方法玲證測試程序（5）恢復策略（6）向前恢復實時性（7）<8>四、閱讀以下關(guān)于應用系統(tǒng)數(shù)據(jù)架構(gòu)的說明，在答題紙上問答問題1至問題3。【說明】某軟件公司擬開發(fā)一套貿(mào)易綜合管理系統(tǒng)，包括客戶關(guān)系管理子系統(tǒng)和商品信息管理子系統(tǒng)兩部分°客戶關(guān)系管理子系統(tǒng)主要管理客戶信息，并根據(jù)貿(mào)易業(yè)務需要頻繁向客戶發(fā)送相關(guān)的電子郵件、短信等提醒信息。商品信息管理子系統(tǒng)主要為客戶提供商品信息在線查詢功能，包括商品基本信息、實時庫存與價格等。在對系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)架構(gòu)設計時，公司項目組的架構(gòu)師王工主張采用文件系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)管理，原因是目前公司客戶和商品數(shù)量不大，II系統(tǒng)功能較為簡單?，采用文件系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)管理簡單直觀，開發(fā)周期短。架構(gòu)師李工則建議采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)管理，原因在于公司目前正處在高速擴張期，雖然目前的客戶和商品數(shù)量不大，但隨著公司快速發(fā)展，需要管理的數(shù)據(jù)必然飛速膨脹，采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)存儲層，系統(tǒng)的擴展性更強，并能夠?qū)ξ磥砜赡茉黾拥膹碗s業(yè)務提供有效支持。經(jīng)過討論，項目組初步采納了李工的意見，決定采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫存儲客戶數(shù)據(jù)，并針對業(yè)務特征對系統(tǒng)性能進行優(yōu)化。【問題1】（8分）請從設計難度、數(shù)據(jù)冗余程度、數(shù)據(jù)架構(gòu)、應用擴展性等4個方面對關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和文件系統(tǒng)兩種數(shù)據(jù)存儲方式進行比較，填寫表4-1中（1）?（4）。表4-1 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和文件系統(tǒng)存儲方式比較iSWKS數(shù)據(jù)冗余程度數(shù)據(jù)架構(gòu)應用擴展性關(guān)系型數(shù)據(jù)降(1)語守數(shù)據(jù)庫范式，數(shù)據(jù)冗余較少以數(shù)據(jù)庫為中心組織、管理數(shù)據(jù)(4)H義弱針對特定應用系統(tǒng)設計，難度較小(2)⑶符合特定應用系統(tǒng)要求的文件數(shù)據(jù)很誰在不同的應用系統(tǒng)之間共享【問題2】（13分）對系統(tǒng)的核心業(yè)務需求進行認真分析后，公司的資深架構(gòu)師張工提出一種內(nèi)存數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫的混合存儲架構(gòu)，其核心思想是將需要頻繁讀寫的數(shù)據(jù)存入內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，而將相對固定不變的數(shù)據(jù)存入關(guān)系數(shù)據(jù)庫。請首先分析比較內(nèi)存數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫在數(shù)據(jù)模型、讀寫性能、存儲容量、可靠性等方面的差異，填寫表4-2中⑴?⑷的空白，并根據(jù)張工的思路指定各種業(yè)務數(shù)據(jù)的存儲方式，填寫表4-3中（5）?（9）中的空白。表4-2 內(nèi)存數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫比較只要數(shù)據(jù)模型解性能存儲容量可靠性內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(1)內(nèi)存直接讀寫，性能相對較高(3)(4)關(guān)系數(shù)據(jù)座關(guān)系模式(2)基于磁盤存儲，存儲容量大內(nèi)建恢復機制，可靠性較高表4-3 業(yè)務數(shù)據(jù)存儲方式存儲方式客戶基本信息關(guān)系數(shù)據(jù)庫客戶電子郵件(5)客戶聯(lián)系電話(6)間品基本信息(7)商品庫存信息(8)商品價格信息(9)【問題3】（4分）系統(tǒng)開發(fā)完成進行壓力測試時，發(fā)現(xiàn)在較大數(shù)據(jù)量的情況卜部分業(yè)務查詢響應時間過K，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)其主要原因是部分SQL查詢語句效率低下c請判斷表4-4中的SQL語句設計策略哪些可能會提升查詢效率，哪些可能會降低查詢效率，在（1廣（4）中填入“提升”或“降低”a表4-4SQL設計策略對性能的影響SQL語句設計策略查詢性能影IB情況查詢時不要返回不雪要晞丁、列(1)需要進行多表連接查詢時,盡量采用子查詢結(jié)構(gòu)(2)盡量采用NOTIN.NOTEXIST,LIKE等操作(3)盡量避免使用DISTINCT關(guān)鍵字(4)五、閱讀以下關(guān)于Web應用系統(tǒng)架構(gòu)設計的敘述，在答題紙上回答問題1至問題3?！菊f明】某信息技術(shù)公司計劃開發(fā)一套在線投票系統(tǒng)，用于為市場調(diào)研、信息調(diào)查和銷售反饋等業(yè)務提供服務。該系統(tǒng)計劃通過大量宣傳和獎品鼓勵的方式快速積累用戶，當用戶規(guī)模擴大到一定程度時，開始聯(lián)系相關(guān)企業(yè)提供信息服務，并按照信息服務種類和用戶投票數(shù)量收取費用。為了降低開發(fā)成本和提高開發(fā)效率，項0為經(jīng)過討論后決定采用輕fit級JavaEE開發(fā)框架設計系統(tǒng)應用架構(gòu)。在應用架構(gòu)設計中，除了滿足系統(tǒng)主要功能需求，還需要考慮的因素包括：項目開發(fā)采用MySQL數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)，一但將來可能移植到其它數(shù)據(jù)庫平臺；系統(tǒng)開發(fā)過程中盡可能降低或者消除SQL語句開發(fā)的工作覺；投票系統(tǒng)中數(shù)據(jù)之間的關(guān)系復雜，需要支持數(shù)據(jù)對象的聚合和繼承等關(guān)系。項目組基于VIVC模式設計出了投票系統(tǒng)的架構(gòu)，包括表示層、業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)持久房和數(shù)據(jù)層。在具體討論數(shù)據(jù)持久層采用哪種技術(shù)方案時，老王建議采用成熟的Hibernate框架，小李則認為iBatis更加靈活，更適合作為投票系統(tǒng)數(shù)據(jù)持久層開發(fā)技術(shù)?！締栴}1)(5分)請用300以內(nèi)文字說明什么是數(shù)據(jù)持久層，使用數(shù)據(jù)持久層能夠為項目開發(fā)帶來哪些好處？【問題2】(12分)針對在線投票系統(tǒng)的實際應用需求和要求，項目組應選用哪種技術(shù)