湖南郵電職業(yè)技術學院《分布式存儲和并行計算》2023-2024學年第二學期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學號：凡年級專業(yè)、姓名、學號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁湖南郵電職業(yè)技術學院《分布式存儲和并行計算》

2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、考慮一個分布式數(shù)據(jù)庫用于醫(yī)療系統(tǒng)，存儲了患者的病歷和診斷信息。以下哪種方式最能保證患者數(shù)據(jù)的安全性？（）A.訪問控制和身份驗證B.數(shù)據(jù)加密和備份C.定期審計和監(jiān)測D.以上都是2、假設一個分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行在不穩(wěn)定的網(wǎng)絡環(huán)境中，網(wǎng)絡中斷時有發(fā)生。為了確保在網(wǎng)絡故障期間數(shù)據(jù)的一致性和可用性，以下哪種技術或策略是必不可少的？（）A.本地數(shù)據(jù)緩存和異步同步機制B.定期進行全量數(shù)據(jù)備份C.采用冗余的網(wǎng)絡連接D.數(shù)據(jù)加密和訪問控制3、在一個分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，為了保證數(shù)據(jù)的一致性和可用性，通常會采用某種一致性協(xié)議。假設采用了Paxos協(xié)議，當多個節(jié)點同時提出修改某個數(shù)據(jù)的請求時，Paxos協(xié)議是如何確保只有一個請求被成功執(zhí)行的？（）A.通過選舉一個領導者節(jié)點來決定執(zhí)行哪個請求B.根據(jù)請求到達的先后順序進行處理C.隨機選擇一個請求進行處理D.通過投票機制，獲得多數(shù)節(jié)點支持的請求被執(zhí)行4、在分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的分布和存儲策略對系統(tǒng)性能有著重要影響。假設一個分布式社交網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)庫，存儲用戶的個人資料、好友關系和動態(tài)信息等。以下關于數(shù)據(jù)分布和存儲策略的考慮，哪一個說法是不正確的？（）A.根據(jù)用戶的活躍度或者地理位置分布數(shù)據(jù)，可以提高數(shù)據(jù)訪問的局部性B.對于經(jīng)常一起訪問的數(shù)據(jù)，可以存儲在同一個節(jié)點或者相鄰的節(jié)點上，減少數(shù)據(jù)傳輸開銷C.采用哈希分片的方式可以均勻地分布數(shù)據(jù)，但可能導致復雜的跨分片查詢D.數(shù)據(jù)的分布和存儲策略只需要在系統(tǒng)設計時確定，后續(xù)不需要根據(jù)業(yè)務變化進行調整5、在一個全球化的分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，不同地區(qū)的數(shù)據(jù)節(jié)點之間存在著顯著的網(wǎng)絡延遲和帶寬差異。當需要從位于歐洲的數(shù)據(jù)節(jié)點獲取大量數(shù)據(jù)到亞洲的數(shù)據(jù)中心進行分析時，以下哪種技術手段能夠最有效地降低網(wǎng)絡延遲對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊懀浚ǎ〢.對數(shù)據(jù)進行壓縮傳輸，減少數(shù)據(jù)量B.增加網(wǎng)絡帶寬，提升數(shù)據(jù)傳輸速度C.采用異步傳輸方式，允許數(shù)據(jù)在后臺逐步傳輸D.在亞洲的數(shù)據(jù)中心緩存經(jīng)常需要訪問的歐洲數(shù)據(jù)，減少實時數(shù)據(jù)傳輸需求6、在一個分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，節(jié)點之間的通信協(xié)議對于系統(tǒng)的性能和可靠性有著重要作用。假設一個分布式科研數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，節(jié)點之間需要頻繁傳輸大量的實驗數(shù)據(jù)。以下哪種通信協(xié)議能夠提供高效、可靠的數(shù)據(jù)傳輸？（）A.TCP協(xié)議B.UDP協(xié)議C.HTTP協(xié)議D.SMTP協(xié)議7、某分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)需要支持實時數(shù)據(jù)分析和查詢，以下哪種技術架構是比較適合的？（）A.Hadoop架構B.Spark架構C.Flink架構D.以上都不是8、考慮一個分布式數(shù)據(jù)庫用于物流管理系統(tǒng)，存儲了貨物的運輸信息和倉庫庫存。以下哪種方式最適合處理貨物運輸路徑的查詢？（）A.使用圖數(shù)據(jù)庫存儲運輸路徑信息B.將運輸路徑信息進行分片存儲C.在每個節(jié)點存儲全量的運輸路徑信息D.不存儲運輸路徑信息，實時計算9、在分布式數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)查詢是一個常見的操作。以下關于數(shù)據(jù)查詢的策略中，錯誤的是？（）A.數(shù)據(jù)查詢可以使用SQL語言或特定的分布式查詢語言，根據(jù)數(shù)據(jù)的分布情況和查詢需求進行選擇B.數(shù)據(jù)查詢可以通過將查詢分解成多個子查詢并在不同節(jié)點上并行執(zhí)行來提高效率C.數(shù)據(jù)查詢可以采用緩存和預取技術，減少數(shù)據(jù)的讀取時間D.數(shù)據(jù)查詢只需要考慮查詢性能，不需要考慮數(shù)據(jù)的一致性和完整性10、分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的負載均衡策略用于確保各個節(jié)點的負載均衡。假設一個分布式在線學習平臺的數(shù)據(jù)庫，在考試期間面臨高并發(fā)的訪問請求。以下關于負載均衡策略的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以根據(jù)節(jié)點的CPU利用率、內存使用情況和網(wǎng)絡帶寬等指標來進行負載評估B.動態(tài)負載均衡策略可以根據(jù)實時的負載變化動態(tài)調整請求的分配C.負載均衡可以通過硬件設備（如負載均衡器）或者軟件算法來實現(xiàn)D.負載均衡只需要考慮當前的負載情況，不需要考慮未來可能的負載增長11、在一個分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，為了提高數(shù)據(jù)的可用性和容錯性，數(shù)據(jù)通常會在多個節(jié)點上保存副本。當其中一個副本所在的節(jié)點發(fā)生故障，且在故障恢復期間有新的數(shù)據(jù)寫入操作，系統(tǒng)應該如何處理以確保數(shù)據(jù)的一致性？（）A.暫時拒絕新的數(shù)據(jù)寫入，等待故障節(jié)點恢復B.將新數(shù)據(jù)寫入其他正常副本，并在故障節(jié)點恢復后進行同步C.直接在故障節(jié)點上進行數(shù)據(jù)寫入操作，待其恢復后再進行校驗D.隨機選擇一個正常節(jié)點進行數(shù)據(jù)寫入12、在一個跨多個數(shù)據(jù)中心的分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，為了降低數(shù)據(jù)中心之間的通信成本，以下哪種方法是可行的？（）A.壓縮數(shù)據(jù)傳輸B.減少數(shù)據(jù)交互的頻率C.優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議D.以上都是13、在分布式數(shù)據(jù)庫環(huán)境中，數(shù)據(jù)的副本放置策略對于系統(tǒng)的性能和可靠性有著重要影響。假設一個分布式金融交易數(shù)據(jù)庫，交易數(shù)據(jù)在多個節(jié)點上有副本。為了提高系統(tǒng)在節(jié)點故障時的可用性，以下哪種副本放置策略可能最為合適？（）A.將副本均勻分布在不同的地理位置B.將副本集中放置在少數(shù)幾個高性能節(jié)點C.根據(jù)節(jié)點的負載情況動態(tài)調整副本放置D.隨機放置副本，不考慮其他因素14、分布式數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)一致性級別選擇需要綜合考慮多種因素。以下關于一致性級別選擇的說法，不正確的是（）A.強一致性適用于金融交易等關鍵業(yè)務B.弱一致性適用于社交網(wǎng)絡等對實時性要求高的場景C.一致性級別越高，系統(tǒng)性能越好D.應根據(jù)業(yè)務需求和系統(tǒng)特點進行權衡15、假設一個分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)用于管理一個大型企業(yè)的人力資源數(shù)據(jù)，包括員工信息、考勤記錄等。由于企業(yè)的組織架構調整和人員流動頻繁，數(shù)據(jù)的模式變更成為一個常見需求。以下關于數(shù)據(jù)模式變更的處理，哪一項是最關鍵的？（）A.盡量減少模式變更的頻率，以降低對系統(tǒng)的影響B(tài).在模式變更前進行充分的測試和驗證C.采用在線模式變更技術，減少系統(tǒng)的停機時間D.及時通知所有相關的應用程序和用戶，做好應對變更的準備二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）解釋在分布式數(shù)據(jù)庫中，如何處理數(shù)據(jù)的版本控制和多版本并發(fā)控制，分析其對并發(fā)操作和數(shù)據(jù)一致性的影響。2、（本題5分）請說明分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)一致性協(xié)議（如Paxos、Raft等）的工作原理和特點，以及它們在實際應用中的選擇依據(jù)。3、（本題5分）詳細說明分布式數(shù)據(jù)庫中的分布式事務的事務鏈處理策略，分析如何有效地管理和優(yōu)化事務鏈。4、（本題5分）解釋在分布式數(shù)據(jù)庫中，如何進行數(shù)據(jù)的加密和解密操作，分析加密對查詢性能和數(shù)據(jù)存儲的影響。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）論述在多租戶環(huán)境下的分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設計，包括資源隔離、性能保證和租戶定制化需求的滿足，分析如何實現(xiàn)高效的多租戶數(shù)據(jù)管理。2、（本題5分）分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的事務處理需要考慮到分布式環(huán)境中的不確定性和異常情況。請綜合論述事務的容錯處理策略，分析如何在網(wǎng)絡延遲、節(jié)點故障等情況下保證事務的正常執(zhí)行和數(shù)據(jù)的一致性。3、（本題5分）分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的分布式索引技術對于提高查詢性能至關重要。請深入探討分布式索引的結構和算法，如分布式B樹、分布式哈希表等，分析分布式索引在數(shù)據(jù)分布、查詢處理、更新操作等方面的性能特點，研究如何構建高效的分布式索引以及在節(jié)點動態(tài)變化時的索引維護策略，并探討分布式索引在大規(guī)模數(shù)據(jù)環(huán)境下的優(yōu)化方法。4、（本題5分）論述在大數(shù)據(jù)背景下分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與數(shù)據(jù)湖的集成策略，探討如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)在不同存儲架構之間的高效流轉和協(xié)同處理。5、（本題5分）在分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)緩存的管理和優(yōu)化對于提高系統(tǒng)性能具有重要意義。請全面論述數(shù)據(jù)緩存的策略和技術，包括緩存替換算法、緩存一致性維護、分布式緩存架構等，分析數(shù)據(jù)緩存在不同工作負載和數(shù)據(jù)訪問模式下的效果，探討如何根據(jù)系統(tǒng)特點和業(yè)務需求優(yōu)化數(shù)據(jù)緩存配置，以及如何處理緩存與存儲之間的數(shù)據(jù)一致性問題。四、綜合應用題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）一家醫(yī)療保健機構需要建立分布式數(shù)據(jù)庫來存儲患者的病歷、診斷結果和治療方案等敏感信息。請設計一套嚴格的數(shù)據(jù)訪問控制和隱私保護機制，同時考慮如何在多個醫(yī)療站點之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速同步和共享，以支持遠程醫(yī)療和協(xié)同診斷。2、（本題10分）一家物流企業(yè)計劃開展冷鏈物流業(yè)務，需要對溫度、濕度和貨物狀態(tài)等數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控和管理。請設計分布式數(shù)據(jù)庫來支持冷鏈物流業(yè)務，包括數(shù)據(jù)的采集和傳輸、環(huán)境數(shù)據(jù)的存儲和分析、貨物狀態(tài)監(jiān)測和預警，以及如何保障數(shù)據(jù)的實時性和可靠