案例分析题考试，是系统架构师考试的必做题，后面4选2

案例分析题测试是系统架构师考试的必考题。一般是11月的周六下午考试，满分75分。

案例分析题由5道必答题和以下4道选题中的2道组成。最后四题一定有嵌入式题，非嵌入式专业请直接放弃。全部都是2出3。考试时间是90分钟，每道题基本上平均30分钟，所以时间还是很紧张的。回答问题时，字迹要清楚，回答的重点要切中要害，并且在时间允许的范围内尽量做到。或许，答案才是关键。但是如果你知道你已经回答了问题，那就不要写废话，节省时间。

为建立健全公路桥梁养护管理档案，某单位拟开发公路桥梁在线管理系统。在系统的需求分析和架构设计阶段，用户提出的需求、质量属性描述和架构特征如下： (a) 系统用户分为三类：高级管理员、数据管理员和数据维护者；（安全、性能） (b) 系统应具备完善的安全保护措施，以检测和防御黑客攻击；(安全) (c) 正常负载情况下，系统必须在0. 5秒内响应用户的查询请求；(性能) (d) 对查询请求处理时间的要求会影响数据传输协议的设计和系统的处理过程；(性能) (e) 系统用户名不能为中文，必须以字母开头，不少于5个字符；（性能、安全） (f) 改变系统加密级别将对安全和性能产生影响；（可修改性，性能） (g) 网络故障 之后，系统需要在 10 秒内发现错误并启用备份系统；(可用性) (h) 查询过程中涉及的桥梁、公路的实时状态视频传输必须保证图片分辨率为1024*768, 每秒40帧(性能) (i) 系统升级时, 必须保证10个月内可以添加新的消息处理中间件；(可修改) (j) 系统主站点断电后，必须在3秒内将请求重定向到备用站点；(可用性) (k) 如果每秒用户查询请求数为10，处理单个请求的时间为30毫秒，系统应保证用户的查询请求在1秒内完成；（性能） (l) 对桥梁信息数据库的所有操作都必须完整记录；(安全) (m) 系统网页界面的更改必须在 4 人周内完成；(可修改性) (n) 如果维护报表生成业务逻辑的描述尚未达成共识，可能会导致某些业务功能模块的规则出现矛盾，影响系统的可修改性（）（O） 系统必须提供远程调试接口，支持系统的远程调试。（可测试）基于对系统需求、质量属性描述和架构特性的分析，系统架构师给出了三种候选架构设计方案，目前正在组织系统开发相关人员对系统架构进行评估。[问题1]（12分）在架构评估过程中，质量属性效用树是识别和优先排序系统质量属性的重要工具。请给出适当的质量属性并填入(1),(2) 在图 1-1 中；3) ~(6) 空白，完成系统的实用程序树。

ATAM 是在 SAAM 的基础上发展起来的基于情景的分析方法。它主要针对性能、可用​​性、安全性和可修改性。在系统开发之前，对这些质量属性进行评估和折衷以生成质量属性效用树（Tree），目的是通过构建效用树来识别、优先排序和细化重要的质量属性目标。实用程序树是一种自上而下的工具：

用于描述“驱动”属性的特定需求，选择重要的质量目标作为高级节点（通常是性能、可修改性、安全性和可用性） 场景是效用树的最终输出：特定质量属性需求变化的表征和优先级.

某软件公司受省教育厅委托，搭建高校数字化教育教学资源共享平台，组织全省普通高校共同开展教育教学资源建设，形式为众筹众创，实现全省优质教学资源的整合共享。资源共享平台主要功能模块包括：(1)统一身份认证模块：提供统一的认证入口，为其他核心业务提供用户管理、身份认证、权限分类、单点登录等功能平台模块；（2)共享资源管理模块：提供教学资源申报流程服务，包括资源申报、分类定制、数据上传、资源审核、资源发布等功能；(<@3)共享资源展示模块：为共享资源提供教育教学展示服务，包括资源导航、视频点播、资源检索、分类展示、资源评价与推荐；(4)资源元模型管理模块：根据资源类型和展示属性，提供共享资源的描述属性和内容属性，包括共享资源的统一标准和规范、资源处理和在线编辑工具、数字水印和模板定制等功能；(5)系统综合管理模块：

【问题2】（6分）项目组架构师王功提出在图2-1所示的架构设计中加入EJB组件，使用企业级架构开发资源共享平台。请解释一下EJB组件中的三种Bean（组件），每种Bean的职责是什么。

视图：视图是用户看到并与之交互的界面。(JSP, )()：控制器接受用户输入并调用模型和视图来满足用户的需求。这部分是用户界面和模型之间的接口。一方面，它解释来自视图的输入；另一方面，它处理来自模型的事件和模型逻辑的执行结果。() 模型（Model）：模型是应用程序的主要部分。模型代表业务数据和业务逻辑。一个模型可以为多个视图提供数据。(,DAO) 二、无状态和有状态应用

当用户登录时，or令牌被传递给应用服务器进行管理，应用服务器保存着用户的上下文信息。此时，应用服务器是有状态的。

同样，当用户登录时，我们将令牌或令牌存储在一些第三方服务或中间件上，例如redis。此时应用服务器不保存上下文信息，只负责处理用户的每一个请求，然后返回处理结果。此时，应用服务器是无状态的。

缺点：服务间数据需要同步主从同步拷贝同步等，扩容复杂，双机热备等，宕机容易造成数据丢失。优点：不需要额外的持久化存储；通常，它针对低延迟进行了优化。无状态

优点：业务之间不需要数据同步，扩容速度快，热备冷备切换容易，横向扩展容易。缺点：需要额外的持久存储来构建无状态：

将数据存储在内存中，比如一些第三方服务或者中间件上，比如使用redis作为缓存，把业务数据放到一个统一的数据库中，比如mysql数据库，如果性能处理不了，可以拆系统拆分、功能拆分、读写拆分、aop拆分、模块拆分，文件、照片等数据使用分布式数据库，存储在统一的对象存储中，通过CDN预加载非结构化数据，可以统一存在搜索引擎，例如 solr

随着人工智能技术的发展，工业机器人已成为当前行业研究的热点。为了扩大某航空航天装备的业务范围，决策层决定为工业机器人的发展准备一项新业务。演示工作交给了软件架构师王功。经过分析研究，王功从机器人市场现状、领域需求、组成、关键技术、风险分析等方面进行了全面论证。论证报告指出：一是为保证该机器人发展的连续性，应根据领域需要选择自适应的设计结构；其次，为了规避风险，开发工作不能从零开始，并且应该使用国际开源社区提供的机器人操作。该系统（Robot，ROS）作为机器人开发的基础平台。座谈会上，建筑师李工提出了不同意见。他认为，已经为航空航天领域开发了一定的嵌入式实时操作系统，并被多种航空航天设备使用，可靠性高。因此，应采用现有的架构体系作为机器人的开发平台。会上，王功解释了机器人操作系统与本操作系统的区别。继续使用需要改造，技术投入比较大。经过激烈讨论，领导同意王工采用ROS的意见。

[问题1]（5分）王工打算使用的ROS是分布式进程框架，点对点的设计，服务和节点管理器的方式，让执行程序可以独立设计，松散组合并且是实时的。这些流程可以按功能包和功能包集进行分组，以便轻松共享和发布。请用文字说明ROS与嵌入式实时操作系统的共同点，以及实时性能和任务通信方式的差异。

系统小型化 系统专用性强 软硬件依赖性强 系统资源限制强 ROS与嵌入式实时操作系统的区别：

现实：ROS弱于嵌入式实时操作系统。通讯方式：ROS通讯方式更丰富，嵌入式实时操作系统通讯方式单一。【问题2】（10分）ROS提供了三种消息通信方式：topic、()和()，用于应用程序之间的通信，每一种都有自己的特点。请在表 3-1 (1)-(5)) 的空白处填入下列三种通讯方式的主要特点，并将答案写在答题纸上。

【问题3】（10分）ROS的架构定义了ROS系统由多个独立的节点（组件）组成，每个节点可以通过发布/订阅（/）消息模型进行通信。图 3-1 给出一个简单的机器人结构示例，请根据以下文字描述填入图 3-1 中的空白处（1)~(5)），并写答案在答题卡上。机器人一开始，所有节点都注册()到on，注册后，摄像头节点声明要发布()一条名为/的消息。另外两个节点（图像处理节点和图像显示节点）声明他们需要订阅（）这个/消息。因此，相机节点一旦收到相机发送的数据（Data），它立即/直接将数据发送给其他两个节点。

某制造公司委托某软件公司开发电子商务网站，以拓展其在线销售业务。初期只解决了基本的线上销售、订单等功能需求。该软件公司很快决定基于桌面和 SQL 数据库进行开发，但对如何访问数据库产生了争议。王工认为，应该通过在线程序访问来访问数据库；而李工认为，公司内部程序员缺乏数据库开发经验，应用简单，应该使用ORM（ ）方法。综合考虑，软件公司采纳了李工的建议。随着业务的发展，电子商务网站逐渐发展成为一个通用的电子商务平台，销售许多制造企业的产品，电子商务平台的功能也日趋复杂。目前迫切需要对电子商务网站进行改造，以支持对各种异构数据库平台的数据访问，满足复杂的数据管理需求。针对以上需求，软件公司重新设计了电商网站的架构，增加了新的数据访问层，采用工厂设计模式解决异构数据库访问问题。新设计的系统架构如图 4-1 所示。电子商务网站亟待改造，以支持各种异构数据库平台的数据访问，满足复杂的数据管理需求。针对以上需求，软件公司重新设计了电商网站的架构，增加了新的数据访问层，采用工厂设计模式解决异构数据库访问问题。新设计的系统架构如图 4-1 所示。电子商务网站亟待改造，以支持各种异构数据库平台的数据访问，满足复杂的数据管理需求。针对以上需求，软件公司重新设计了电商网站的架构，增加了新的数据访问层，采用工厂设计模式解决异构数据库访问问题。新设计的系统架构如图 4-1 所示。并采用工厂设计模式解决异构数据库访问问题。新设计的系统架构如图 4-1 所示。并采用工厂设计模式解决异构数据库访问问题。新设计的系统架构如图 4-1 所示。

【问题1】（9分）请用300字以内的单词说明数据库程序在线访问方式和ORM方式的优缺点，并说明软件公司采用ORM的原因。

使用 ORM 可以大大降低学习和开发成本。程序员不再需要为数据库操作编写 SQL。减少程序中的代码量。减少不良 SQL 代码质量的影响。ORM的缺点

处理复杂的查询语句并不容易。性能比直接使用 SQL 差。这个场景之所以选择ORM，主要是因为企业内部的程序员缺乏数据库开发经验，所以SQL语句的质量风险很大。同时，学习成本高。另外，应用简单，不用担心ORM对性能的影响。

[问题2]（9分）请用100字以内说明在新架构中增加数据访问层的原因。请填空 (1) - (<@3).

（1）由于涉及到多个异构数据库平台，数据访问复杂度增加，不宜与业务逻辑混为一谈（2）数据管理复杂后，需要的代码量使用增加，可以划分为单独的，有助于逻辑更清晰。（3）业务逻辑处理异构数据库的方式应该是一样的，这种情况下需要单独的数据访问层来屏蔽差异。 【问题3】（7分）应用设计数据库访问需要良好的封装性和可维护性，所以经常使用工厂设计模式来封装数据库访问，请说明工厂设计模式，并说明其优势和应用场景；请解释数据访问层应用程序中的工厂模式

工厂模式：定义一个创建对象的接口，让实现这个接口的类决定创建什么样的对象。工厂方法（ ），抽象工厂（ ）。

原来创建对象是新的，但现在我需要的对象可以直接通过工厂给我。使用工厂模式，方便扩展功能，不影响其他生产线。遵循代码开闭原则，系统对扩展开放，对修改、增加产品族和增加新的产品层次结构关闭。封装，对外只保留基类（特征类是所有产线通用的），具体实现留给工厂帮我选择。适用场景：

为了实现解耦，对象的创建和使用是分开的，即应用程序将对象的创建和初始化的职责分配给工厂对象。减少代码重复。如果对象B的创建过程比较复杂，使用的地方很多，很可能会出现很多重复代码。通过将创建对象B的代码放入工厂统一管理，可以降低代码的重复率，也便于维护。与构造函数相比，复杂的初始化会使构造函数变得非常复杂。当类本身子类较多且变化频繁时，工厂统一管理有利于业务变化后的修改。可以分别为 MySQL、MySQL 和 MySQL 建立抽象工厂。

定义：一个工厂对象决定创建哪个产品/类实例描述：一个工厂负责创建同一个类的对象，创建一个工厂，不属于GOF23的范畴示例：冠状病毒疫苗工厂负责创建不同类型的冠状病毒疫苗，如：新型COVID-19疫苗、SARS-CoV疫苗等；Java中的.()、.(XXX.class)等使用场景：创建较少对象时，拒绝工厂优点：只需要传入一个简单的参数（或者不传入），就可以得到需要的对象，并且掩盖创作细节。产品需要修改创建逻辑，违反开闭原则，不易扩展更复杂的产品结构工厂方法模式

定义：定义一个创建对象的接口系统架构师论文多少字，让实现该接口的类决定创建什么样的对象描述：将对象创建推迟到子类，创建设计模式系统架构师论文多少字，解决产品扩展问题不同的实现对应不同的产品使用场景：当创建一个对象需要大量重复的代码，你应该考虑添加新产品。系统的可扩展性缺点：容易有过多的工厂相关类，增加了代码结构的复杂度，增加了系统的抽象性和理解抽象工厂模式的难度：

规定 可能创建的产品集众多，难以在产品族中扩展新产品，需要修改抽象工厂的接口。它增加了理解系统的抽象性和难度。如果不经常添加产品（年份级别），这个缺点仍然是可以接受的使用场景：应用层不依赖于产品类实例如何创建和实现的细节。一系列相关产品对象的创建需要大量重复的代码来提供产品类库。所有不同系列的产品都采用相同的接口实现，实现与客户端（应用层）的解耦总结：并且需要修改抽象工厂的接口。它增加了理解系统的抽象性和难度。如果不经常添加产品（年份级别），这个缺点仍然是可以接受的使用场景：应用层不依赖于产品类实例如何创建和实现的细节。一系列相关产品对象的创建需要大量重复的代码来提供产品类库。所有不同系列的产品都采用相同的接口实现，实现与客户端（应用层）的解耦总结：并且需要修改抽象工厂的接口。它增加了理解系统的抽象性和难度。如果不经常添加产品（年份级别），这个缺点仍然是可以接受的使用场景：应用层不依赖于产品类实例如何创建和实现的细节。一系列相关产品对象的创建需要大量重复的代码来提供产品类库。所有不同系列的产品都采用相同的接口实现，实现与客户端（应用层）的解耦总结：应用层不依赖于产品类实例如何创建和实现的细节。一系列相关产品对象的创建需要大量重复的代码来提供产品类库。所有不同系列的产品都采用相同的接口实现，实现与客户端（应用层）的解耦总结：应用层不依赖于产品类实例如何创建和实现的细节。一系列相关产品对象的创建需要大量重复的代码来提供产品类库。所有不同系列的产品都采用相同的接口实现，实现与客户端（应用层）的解耦总结：

由于电子商务企业的良好发展，客户逐渐增多，企业业务不断扩大，导致其原有的B2C商品交易平台无法满足现有的业务需求。因此，公司委托软件重新开发了一个商品交易平台。公司要求新平台要能够适应客户从手机、平板设备、电脑等不同终端设备访问系统，同时满足高并发访问系统的需求。商贸公司定期开展秒杀、限时促销等活动。面对系统需求，软件召开项目组讨论会，制定系统设计方案。在座谈会上，王功提出可以应用响应式网页设计，满足客户从不同设备正确访问系统的需求。同时通过增加镜像站点和CDN内容分发解决了高并发流量带来的问题。李工在王功的提议中补充说，仅仅依靠上述外网加速技术并不能彻底解决用户并发访问高的问题。如果访问次数继续增加，系统仍有可能崩溃。李工提出系统架构设计要结合负载均衡、缓存服务器、Web应用服务器、分布式文件系统、分布式数据库等方法。经过项目组讨论，

[问题1]（5分）请用200字以内描述什么是响应式网页设计，并列出2个响应式网页设计的实现。

响应式网页设计是指页面的设计和开发应该是响应式的，根据用户行为和设备环境（系统平台、屏幕大小、屏幕方向等）进行调整，使用CSS媒体查询等，为用户提供可感知流畅的阅读和操作体验。

流式布局、灵活布局和媒体查询[问题2]（16分） 根据王功和李功的建议，项目组完成了新商品交易平台的系统架构设计。新的系统架构图如图 5-1 所示。架构图(1)-(8))的空白处请从选项(a)-(j)中选择对应内容，补充支持高并发的Web应用系统架构设计图。

【问题3】（4分）根据李工的建议，新的B2C商品交易平台引入了主从复制机制。请根据B2C商品交易平台的特点，简述引入该机制的好处。

提高性能交易平台需要高并发。主从复制方式是一主多从。不同的用户请求可以从不同的从库中读取数据，提高并发性。

更好的扩展性 如果使用单台数据库服务器，当访问量不断增加时，就会暴露出数据库瓶颈，无法快速解决问题。主从结构可以快速增加从服务器数量，实现多数据库存储，降低磁盘I/O访问频率，提升单机I/O性能。

提高可用性，一主多从，做数据热备份。作为备份数据库，当主数据库服务器出现故障时，可以切换到从数据库继续工作，避免数据丢失。

读写分离 读写分离相当于负载均衡，使数据库能够支持更大的并发。在交易平台中，由于一些交易SQL语句很慢，导致表被锁定，影响前台服务。如果使用前台，事务查询使用slave，那么事务sql不会造成前台锁，保证前台速度。

提高数据安全性 系统中的数据多份冗余存储，不会因某台机器的硬件故障而导致数据丢失。

知识概念记忆类型，取决于平时的积累。一定要记住更多的知识点，后面我会总结一些常见的知识点，所以这种题如果记不住就做不到。（上面的问题是）方案比较类型，一般会列出两个方案，要么让你比较区别或者优缺点，要么明确指出哪个方案更好，然后让你分析。这类题主要靠平时的积累，一般会考热门的新技能点。分析的。对于这类题，需要利用已有的知识来分析题的内容，所以关键是平时多积累，有一定的分析能力。为了分析提取题干中的内容，从而正确回答。综上所述，不管是什么类型，其实本质都是平时积累更多的知识点。要真正掌握知识点，不仅要记住，还要理解和掌握。

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