2017年下半年系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計師考試系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計案例分析下午真題

2017年下半年系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計師考試系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計案例分析下午真題(總分：125.00，做題時間：150分鐘)一、案例分析題(總題數(shù)：5，分數(shù)：125.00)試題一

閱讀以下關(guān)于軟件架構(gòu)評估的敘述，在答題紙上回答下列問題。

【說明】

某單位為了建設(shè)健全的公路橋梁養(yǎng)護管理檔案，擬開發(fā)一套公路橋梁在線管理系統(tǒng)。在系統(tǒng)的需求分析與架構(gòu)設(shè)計階段，用戶提出的需求、質(zhì)量屬性描述和架構(gòu)特性如下：

（a）系統(tǒng)用戶分為高級管理員、數(shù)據(jù)管理員和數(shù)據(jù)維護員等三類：

（b）系統(tǒng)應(yīng)該具備完善的安全防護措施，能夠?qū)诳偷墓粜袨檫M行檢測與防御：

（c）正常負載情況下，系統(tǒng)必須在0.5秒內(nèi)對用戶的查詢請求進行響應(yīng)：

（d）對查詢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(shè)計：

（e）系統(tǒng)的用戶名不能為中文，要求必須以字母開頭，長度不少于5個字符；

（f）

更改系統(tǒng)加密的級別將對安全性和性能產(chǎn)生影響；

（g）網(wǎng)絡(luò)失效后，系統(tǒng)需要在10秒內(nèi)發(fā)現(xiàn)錯誤并啟用備用系統(tǒng)，

（h）查詢過程中涉及到的橋梁與公路的實時狀態(tài)視頻傳輸必須保證畫面具有1024*768的分辨率，40幀/秒的速率：

（i）

在系統(tǒng)升級時，必須保證在10人月內(nèi)可添加一個新的消息處理中間件：

（j）

系統(tǒng)主站點斷電后，必須在3秒內(nèi)將請求重定向到備用站點：

（k）

如果每秒鐘用戶查詢請求的數(shù)量是10個，處理單個請求的時間為30毫秒，則系統(tǒng)應(yīng)保證在1秒內(nèi)完成用戶的查詢請求：

（1）對橋梁信息數(shù)據(jù)庫的所有操作都必須進行完整記錄：

（m）更改系統(tǒng)的Web界面接口必須在4人周內(nèi)完成：

（n）如果"養(yǎng)護報告生成"業(yè)務(wù)邏輯的描述尚未達成共識，可能導致部分業(yè)務(wù)功能模塊規(guī)則的矛盾，影響系統(tǒng)的可修改性

（O）系統(tǒng)必須提供遠程調(diào)試接口，并支持系統(tǒng)的遠程調(diào)試。

在對系統(tǒng)需求，質(zhì)量屬性描述和架構(gòu)特性進行分析的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)的架構(gòu)師給出了三個候選的架構(gòu)設(shè)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。（分數(shù)：25）(1).在架構(gòu)評估過程中，質(zhì)量屬性效用樹

（u出tytree）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。請給出合適的質(zhì)量屬性，填入圖1-1中（1）、（2）空白處：并選擇題干描述的（a）（0），填入（3）（6）空白處，完成該系統(tǒng)的效用樹。

（分數(shù)：12）__________________________________________________________________________________________

正確答案：((1)、安全性

(2)、可修改性

(3)、（h）

(4)、（1）

(5)、（j）

(6)、（m）)解析：(2).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（a）

-（0）

中分別選出1個對系統(tǒng)架構(gòu)風險、敏感點和權(quán)衡點最為恰當?shù)拿枋?。（分?shù)：13）__________________________________________________________________________________________

正確答案：(1、系統(tǒng)架構(gòu)風險是指架構(gòu)設(shè)計中潛在的、存在問題的架構(gòu)決策所帶來的隱患，。

2、敏感點是指為了實現(xiàn)某種特定的質(zhì)量屬性，一個或多個構(gòu)件所具有的特性。

3、權(quán)衡點是影響多個質(zhì)量屬性的特性，是多個質(zhì)量屬性的敏感點。

4、風險點：（n）

5、敏感點：（d）

6、權(quán)衡點：（f）)解析：從下列的4道試題（試題二至試題五）中任選2道解答。請在答題紙上的指定位置處將所選擇試題的題號框涂黑。若多涂、少涂或者未涂題號框，則對題號最小的兩道試題進行評分。試題二

閱讀以下關(guān)于軟件系統(tǒng)設(shè)計的敘述，在答題紙上回答下列問題。

【說明】

某軟件企業(yè)受該省教育部門委托建設(shè)高校數(shù)字化教育教學資源共享平臺，實現(xiàn)以眾籌眾創(chuàng)的方式組織省內(nèi)普通高校聯(lián)合開展教育教學資源內(nèi)容建設(shè)，實現(xiàn)全省優(yōu)質(zhì)教學資源整合和共享。該資源共享平臺的主要功能模塊包括：

（1）統(tǒng)一身份認證模塊，提供統(tǒng)一的認證入口，為平臺其他核心業(yè)務(wù)模塊提供用戶管理、身份認證、權(quán)限分級和單點登錄等功能：

（2）共享資源管理模塊：提供教學資源申報流程服務(wù)，包括了資源申報、分類定制、資料上傳、資源審核和資源發(fā)布等功能：

（3）共享資源展示模塊z提供教育教學共享資源的展示服務(wù)，包括資源導航、視頻點播、資源檢索、分類展示、資源評價和推薦等功能：

（4）資源元模型管理模塊z依據(jù)資源類型提供共享資源的描述屬性、內(nèi)容屬性和展示屬性，包括共享資源統(tǒng)一標準和規(guī)范、資源加工和在線編輯工具、數(shù)字水印和模板定制等功能：

（5）系統(tǒng)綜合管理模塊z提供系統(tǒng)管理和維護服務(wù)，包括系統(tǒng)配置、數(shù)據(jù)備份恢復(fù)、資源導入導出和統(tǒng)計分析等功能。

項目組經(jīng)過分析和討論，決定采用基于JavaEE的MVC模式設(shè)計資源共享平臺的軟件架構(gòu)，如圖2-1所示。

（分數(shù)：25）(1).MVC架構(gòu)中包含哪三種元素，它們的作用分別是什么？請根據(jù)圖2-1所示架構(gòu)將JavaEE中JSP、Servlet、Service、JavaBean、DAO五種構(gòu)件分別填入空（1）--（5）所示位置。（分數(shù)：9）__________________________________________________________________________________________

正確答案：(

MVC架構(gòu)包含：視圖、控制器、模型

視圖（View）：視圖是用戶看到并與之交互的界面。視圖向用戶顯示相關(guān)的數(shù)據(jù)，并能接收用戶的輸入數(shù)據(jù)，但是它并不進行任何實際的業(yè)務(wù)處理。

控制器(Controller)：控制器接受用戶的輸入并調(diào)用模型和視圖去完成用戶的需求。

該部分是用戶界面與Model的接口。一方面它解釋來自于視圖的輸入，將其解釋成為系統(tǒng)能夠理解的對象，同時它也識別用戶動作，并將其解釋為對模型特定方法的調(diào)用；另一方面，它處理來自于模型的事件和模型邏輯執(zhí)行的結(jié)果，調(diào)用適當?shù)囊晥D為用戶提供反饋。

模型(Model)：模型是應(yīng)用程序的主體部分。模型表示業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)邏輯。一個模型能為多個視圖提供數(shù)據(jù)。

（1）、JSP

（2）、Servlet

（3）、Service

（4）、JavaBean

（5）、DAO)解析：(2).項目組架構(gòu)師王工提出在圖2-1所示架構(gòu)設(shè)計中加入EJB構(gòu)件，采用企業(yè)級JavaEE架構(gòu)開發(fā)資源共享平臺。請說明EJB構(gòu)件中的Bean（構(gòu)件）分為哪三種類型，每種類型Bean的職責是什么。（分數(shù)：6）__________________________________________________________________________________________

正確答案：(1、EJB中的Bean分三種類型:SessionBean、EntityBean和Message-DrivenBean。

2、SessionBean的職責是：維護一個短暫的會話。

3、EntityBeans的職責是：維護一行持久穩(wěn)固的數(shù)據(jù)。

4、Message-DrivenBean的職責是：異步接受消息。)解析：(3).如果采用王工提出的企業(yè)級JavaEE架構(gòu)，請說明下列（a）-（e）所給出的業(yè)務(wù)功能構(gòu)件中，有狀態(tài)和無狀態(tài)構(gòu)件分別包括哪些。

（a）IdentificationBean（身份認證構(gòu)件）

（b）ResPublishBean（資源發(fā)布構(gòu)件）

（c）ResRetrievalBean（資源檢索構(gòu)件）

（d）OnlineEditBean（在線編輯構(gòu)件）

（e）StatisticsBean（統(tǒng)計分析構(gòu)件）（分數(shù)：10）__________________________________________________________________________________________

正確答案：(1、有狀態(tài)：（a）、（d）

2、無狀態(tài)：（b）、（c）、（e）)解析：試題三

閱讀以下關(guān)于機器人操作系統(tǒng)架構(gòu)的描述，回答下列問題。

【說明】

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，工墜機器人已成為當前工業(yè)界的熱點研究對象。某宇航設(shè)備公司為了擴大業(yè)務(wù)范圍，決策層研究決定準備開展工業(yè)機器人研制新業(yè)務(wù)。公司將論證工作交給了軟件架構(gòu)師王工，王工經(jīng)過分析和調(diào)研，從機器人市場現(xiàn)狀、領(lǐng)域需求、組成及關(guān)鍵技術(shù)和風險分析等方面開展了綜合論證。論證報告指出：首先，為了保障本公司機器人研制的持續(xù)性，應(yīng)根據(jù)領(lǐng)域需求選擇一種適應(yīng)的設(shè)計架構(gòu)：其次，為了規(guī)避風險，公司的研制工作不能從零開始，應(yīng)該采用國際開源社區(qū)所提供機器人操作系統(tǒng)（RobotOperatingSystem，ROS）作為機器人開發(fā)的基本平臺。

在討論會上，架構(gòu)師李工提出不同意見，他認為公司針對宇航領(lǐng)域已開發(fā)了某款嵌入式實時操作系統(tǒng)，且被多種宇航裝備使用，可靠性較高。因此應(yīng)該采用現(xiàn)有架構(gòu)體系作為機器人的開發(fā)平臺。會上王工說明了機器人操作系統(tǒng)與該款操作系統(tǒng)的差別，要沿用需要進行改造，技入較大。經(jīng)過激烈討論，公司領(lǐng)導同意了王工采用ROS的意見。（分數(shù)：25）(1).王工擬采用的ROS具有分布式進程框架，以點對點設(shè)計以及服務(wù)和節(jié)點管理器方式，使得執(zhí)行程序可以各自獨立地設(shè)計，松散地、實時地組合起來。這些進程可以按照功能包和功能包集的方式分組，因而可以容易地分享和發(fā)布。請用400字以內(nèi)文字說明ROS與嵌入式實時操作系統(tǒng)的共同點，以及在實時性和任務(wù)通信方式兩個方面的差異。（分數(shù)：5）__________________________________________________________________________________________

正確答案：(1、ROS與嵌入式實時操作系統(tǒng)的共同點：

(1)、系統(tǒng)微型化

(2)、系統(tǒng)專用性強

(3)、軟硬件依賴性強

(4)、系統(tǒng)資源受限

2、ROS與嵌入式實時操作系統(tǒng)的差異：

實時性：ROS弱于嵌入式實時操作系統(tǒng)

通信方式：ROS的通信方式較為豐富，嵌入式實時操作系統(tǒng)通信方式單一。)解析：(2).ROS為應(yīng)用程序問通信提供了主題（Topic）、服務(wù)

（Service）和動作（Action）三種消息通信方式，每種通信方式都有其特點。請將以下給出的三類通信的主要特點填入表3-1中（1）-（5）的空白處，將答案寫在答題紙上。

（a）適合用于傳輸傳感器信息（數(shù)據(jù)流）

（b）能夠知道是否調(diào)用成功

（c）一對多模式

（d）有握手信號

（e）服務(wù)執(zhí)行完會有反饋

（f）可以監(jiān)控長時間執(zhí)行的進程

（g）較復(fù)雜

（h）可能讓系統(tǒng)過載（數(shù)據(jù)太多）

（i）服務(wù)執(zhí)行完之前，程序會等待

（j）建立通信較慢

（k）可能丟失數(shù)據(jù)

表3-1ROS三類通信的主要特點類型特點主題（Topic）（a）適合用于傳輸傳感器信息（數(shù)據(jù)流）（1）（2）（h）可能讓系統(tǒng)過載（數(shù)據(jù)太多）服務(wù)（Service）（b）能夠知道是否調(diào)用成功（3）（e）服務(wù)執(zhí)行完會有反饋（4）動作（Action）（5）（g）較復(fù)雜（d）有握手信號（分數(shù)：10）__________________________________________________________________________________________

正確答案：(（1）、（c）

（2）、（k）

（3）、（f）

（4）、（i）

（5）、（j）)解析：(3).ROS

的架構(gòu)定義了ROS系統(tǒng)由多個各自獨立的節(jié)點（組件）組成，并且各個節(jié)點之間可以通過發(fā)布/訂閱（Publish/Subscribe）消息模型進行通信。圖3-1給出一個簡單機器人結(jié)構(gòu)實例，請根據(jù)以下文字描述，補充圖3-1中（1）—（5）處空白，將答案寫在答題紙上。

"機器人開始階段，所有節(jié)點都要注冊（Registration）到Master上，注冊后，攝像頭節(jié)點聲明它要發(fā)布（Publish）一個叫做limage_data的消息。另外兩個節(jié)點（圖像處理處理節(jié)點和圖像顯示節(jié)點）聲明它們需要訂閱（Subscribe）這個limage一data消息。因此，一旦攝像頭節(jié)點收到相機發(fā)送的數(shù)據(jù)（Data），就立即將數(shù)據(jù)image_data直接發(fā)送到另外兩個節(jié)點。

（分數(shù)：10）__________________________________________________________________________________________

正確答案：((1)、Registration

(2)、Data

(3)、Publish

(4)、Subscribe

(5)、Subscribe)解析：試題四

閱讀以下關(guān)于數(shù)據(jù)庫設(shè)計的敘述，在答題紙上回答下列問題。

【說明】

某制造企業(yè)為拓展網(wǎng)上銷售業(yè)務(wù)，委托某軟件企業(yè)開發(fā)一套電子商務(wù)網(wǎng)站。初期僅解決基本的網(wǎng)上銷售、訂單等功能需求。該軟件企業(yè)很快決定基于。NET平臺和SQLServer數(shù)據(jù)庫進行開發(fā)，但在數(shù)據(jù)庫訪問方式上出現(xiàn)了爭議。王工認為應(yīng)該采用程序在線訪問的方式訪問數(shù)據(jù)庫：而李工認為本企業(yè)內(nèi)部程序員缺乏數(shù)據(jù)庫開發(fā)經(jīng)驗，而且應(yīng)用筒單，應(yīng)該采用ORM（對象關(guān)系映射）方式。最終經(jīng)過綜合考慮，該軟件企業(yè)采用了李工的建議。

隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，該電子商務(wù)網(wǎng)站逐漸發(fā)展成一個通用的電子商務(wù)平臺，銷售多家制造企業(yè)的產(chǎn)品，電子商務(wù)平臺的功能也日益復(fù)雜。目前急需對該電子商務(wù)網(wǎng)站進行改造，以支持對多種異構(gòu)數(shù)據(jù)庫平臺的數(shù)據(jù)訪問，同時滿足復(fù)雜的數(shù)據(jù)管理需求。該軟件企業(yè)針對上述需求，對電子商務(wù)網(wǎng)站的架構(gòu)進行了重新設(shè)計，新增加了數(shù)據(jù)訪問層，同時采用工廠設(shè)計模式解決異構(gòu)數(shù)據(jù)庫訪問的問題。新設(shè)計的系統(tǒng)架構(gòu)如圖4-1所示。

（分數(shù)：25）(1).請用300字以內(nèi)的文字分別說明數(shù)據(jù)庫程序在線訪問方式和ORM方式的優(yōu)缺點，說明該軟件企業(yè)采用ORM的原因。（分數(shù)：9）__________________________________________________________________________________________

正確答案：(數(shù)據(jù)庫程序在線訪問方式優(yōu)點：

1、性能比直接SQL好

2、可以處理復(fù)雜查詢語句

數(shù)據(jù)庫程序在線訪問方式缺點：

1、要求程序員懂SQL語句

2、修改與維護相對困難

ORM優(yōu)點：

1、使用ORM可以大大降低學習和開發(fā)成本。

2、程序員不用再寫SQL來進行數(shù)據(jù)庫操作。

3、減少程序的代碼量。

4、降低由于SQL代碼質(zhì)量差而帶來的影響。

ORM缺點：

1、不太容易處理復(fù)雜查詢語句。

2、性能較直接用SQL差。

本題中的場景之所以選擇RM，主要考慮的是程序缺數(shù)據(jù)庫開發(fā)經(jīng)驗，這樣SQL語句質(zhì)量有很大風險。同時學習成本很高。此外應(yīng)用簡單，不也擔心。RM對性能的影響。)解析：(2).請用100宇以內(nèi)的文字說明新體系架構(gòu)中增加數(shù)據(jù)訪問層的原因。請根據(jù)圖4-1所示，填寫圖中空白處（1）-（3）。（分數(shù)：9）__________________________________________________________________________________________

正確答案：(增加數(shù)據(jù)訪問層的原因：

1、由于涉及到多種異購數(shù)據(jù)庫平臺，數(shù)據(jù)訪問復(fù)雜性增加，不宜與業(yè)務(wù)邏輯混合在一起。

2、數(shù)據(jù)管理變復(fù)雜之后，需要使用的代碼量增加，分單獨層次有利于讓邏輯更清晰。

3、業(yè)務(wù)邏輯應(yīng)以相同的方式應(yīng)對異構(gòu)的數(shù)據(jù)庫，此時需要單獨的數(shù)據(jù)訪問層屏蔽差異性。

（1）執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯（2）工廠層（3）數(shù)據(jù)訪問接口層)解析：(3).應(yīng)用程序設(shè)計中，數(shù)據(jù)庫訪問需要良好的封裝性和可維護性，因此經(jīng)常使用工廠設(shè)計模式來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫訪問的封裝。請解釋工廠設(shè)計模式，并說明其優(yōu)點和應(yīng)用場景：請解釋說明工廠模式在數(shù)據(jù)訪問層中的應(yīng)用。（分數(shù)：7）__________________________________________________________________________________________

正確答案：(工廠模式分抽象工廠方法，題目中場景適合采用抽象工廠設(shè)計模式。

抽象工廠設(shè)計模式提供一個接口，可以創(chuàng)建一系列相關(guān)或相互依賴的對象，而無需指定它們具體的類。其優(yōu)點是可以非常方便的創(chuàng)建一系列的對象，其使用場景也是創(chuàng)建系列對象的情況。在本題中，樂意針對Oracle、MySQL、SQLSerner分別建立抽象工廠莫若指定當前工廠為Oracle工廠，則創(chuàng)建出來的數(shù)據(jù)庫連接，數(shù)據(jù)集等一系列的對象都是符合Oracle操作要求的。這樣便于數(shù)據(jù)庫之間的切換。)解析：試題五

閱讀以下關(guān)于Web系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計的敘述，在答題紙上回答下列問題。

【說明】

某電子商務(wù)企業(yè)因發(fā)展良好，客戶量逐步增大，企業(yè)業(yè)務(wù)不斷擴充，導致其原有的B2C商品交易平臺已滿足現(xiàn)有業(yè)務(wù)需求。因此，該企業(yè)委托某軟件公司重新開發(fā)一套商品交易平臺。該企業(yè)要求新平臺應(yīng)可適應(yīng)客戶從手機、平板設(shè)備、電腦等不同終端設(shè)備訪問系統(tǒng)，同時滿足電商定期開展"秒殺"、"限時促銷"等活動的系統(tǒng)高并發(fā)訪問量的需求。面對系統(tǒng)需求，軟件公司召開項目組討論會議，制定系統(tǒng)設(shè)計方案。討論會議上，王工提出可以應(yīng)用響應(yīng)式鞠Web設(shè)計滿足客戶從不同設(shè)備正確訪問系統(tǒng)的需求。同時，采用增如鏡像站點、CDN內(nèi)容分發(fā)等方式解決高并發(fā)訪問量帶來的問題。李工在王工的提議上補充，僅僅依靠上述外網(wǎng)加速技術(shù)不能完全解決高用戶并發(fā)訪問問題，如果訪問量持續(xù)增加，系統(tǒng)仍存在崩潰可能。李工提出應(yīng)同時結(jié)合負載均衡、緩存服務(wù)器、web

應(yīng)用服務(wù)器、勞布提文件系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)庫等方法設(shè)計系統(tǒng)架構(gòu)。經(jīng)過項目組討論，最終決定綜合王工和李工的思路，完成新系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計。（分數(shù)：25）(1).請用200字以內(nèi)的文字描述什么是"響應(yīng)式Web設(shè)計"，并列舉2個響應(yīng)式Web設(shè)計的實現(xiàn)方式。（分數(shù)：5）__________________________________________________________________________________________

正確答案：(響應(yīng)式web設(shè)計師一種網(wǎng)絡(luò)頁面設(shè)計布局，其理念是：集中創(chuàng)建頁面的圖片排版大小，可以智能德根據(jù)用戶行為以及使用的設(shè)備環(huán)境（系統(tǒng)平臺