高級(jí)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)師2014年下半年下午試題Ⅰ

高級(jí)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)師2014年下半年下午試題I(總分125，考試時(shí)間90分鐘)試題一請(qǐng)?jiān)敿?xì)閱讀以下關(guān)于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)的說(shuō)明，回答下列問(wèn)題。［說(shuō)明］某軟件公司欲開(kāi)發(fā)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理系統(tǒng)，對(duì)管理區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(如路由器和交換機(jī)等)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制。公司的系統(tǒng)分析師首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了需求分析，識(shí)別出如下3項(xiàng)核心需求：目前需要管理的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備確定為10類20種，未來(lái)還將有新類別的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備納入到該設(shè)備管理系統(tǒng)中；不同類別的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，監(jiān)視和控制的內(nèi)容差異較大；同一類網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，監(jiān)視和控制的內(nèi)容相似，但不同廠商的實(shí)現(xiàn)方式(包括控制接口格式、編程語(yǔ)言等)差異較大；網(wǎng)絡(luò)管理員能夠在一個(gè)統(tǒng)一的終端之上實(shí)現(xiàn)對(duì)這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的可視化呈現(xiàn)和管理操作。針對(duì)上述需求，公司研發(fā)部門的架構(gòu)師對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理系統(tǒng)的架構(gòu)進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì)，架構(gòu)師王工認(rèn)為該系統(tǒng)可以采用MVC架構(gòu)風(fēng)格實(shí)現(xiàn)，即對(duì)每種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)計(jì)一個(gè)監(jiān)控組件，組件通過(guò)調(diào)用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商內(nèi)置的編程接口對(duì)監(jiān)控指令進(jìn)行接收和處理;系統(tǒng)管理員通過(guò)管理模塊向監(jiān)控組件發(fā)送監(jiān)控指令，對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程管理；網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、監(jiān)控結(jié)果等信息會(huì)在控制終端上進(jìn)行展示。針對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的差異，王工認(rèn)為可以對(duì)當(dāng)前的20種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口進(jìn)行調(diào)研與梳理，然后通過(guò)定義統(tǒng)一操作接口屏蔽設(shè)備差異。李工同意王工提出的MVC架構(gòu)風(fēng)格和定義統(tǒng)一操作接口的思路，但考慮到未來(lái)還會(huì)有新類別的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接入，認(rèn)為還需要采用擴(kuò)展接口的方式支持系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員擴(kuò)展或修改現(xiàn)有操作接口。公司組織專家進(jìn)行架構(gòu)評(píng)審，最終同意了王工的方案和李工的改進(jìn)意見(jiàn)。請(qǐng)用300字以內(nèi)的文字解釋什么是MVC架構(gòu)風(fēng)格以及其中的組件交互關(guān)系，并根據(jù)題干描述，指出該系統(tǒng)中的M、V、C分別對(duì)應(yīng)什么。擴(kuò)展接口模式結(jié)構(gòu)通常包含四個(gè)角色：基礎(chǔ)接口、組件、擴(kuò)展接口和客戶端，它們之間的關(guān)系如下圖所示。其中每個(gè)擴(kuò)展接口需要通過(guò)擴(kuò)展基礎(chǔ)接口獲得基本操作能力，然后加入自己特有的操作接口，并通過(guò)設(shè)置全局唯一接口ID對(duì)自身接口進(jìn)行標(biāo)識(shí)。每個(gè)具體的組件需要實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展接口完成實(shí)際操作?？蛻舳瞬慌c組件直接交互，而需要通過(guò)與擴(kuò)展接口交互提出調(diào)用請(qǐng)求，擴(kuò)展接口根據(jù)請(qǐng)求查找并選擇合適的實(shí)現(xiàn)組件響應(yīng)客戶端請(qǐng)求。請(qǐng)根據(jù)下圖所示和題干描述，指出擴(kuò)展接口模式結(jié)構(gòu)中的四個(gè)角色分別對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理系統(tǒng)的哪些部分；并以客戶端發(fā)起調(diào)用操作這一場(chǎng)景為例，填寫下表中的(1)?(5)。擴(kuò)展接口模式角色關(guān)系 客戶端發(fā)起調(diào)用操作過(guò)程描述

客戶端調(diào)用某個(gè) A上的操作接口，該操作接口可能是基礎(chǔ)接口，也可能是擴(kuò)展接口若實(shí)現(xiàn)A的 存在被執(zhí)行請(qǐng)求的操作接口，則調(diào)用該操作接口向用戶返回結(jié)果如果所有組件均沒(méi)有實(shí)現(xiàn) ，則客戶端調(diào)用A上的getExtension方法，傳入需要的 ，通過(guò)查找與定位，找到實(shí)現(xiàn)該操作接口的 B，并將B的引用傳回給客戶端客戶端調(diào)用B上的操作接口，通過(guò)相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)組件返回結(jié)果備選答案：基礎(chǔ)接口、擴(kuò)展接口、操作接口、接口ID、客戶端、組件。試題二請(qǐng)?jiān)敿?xì)閱讀以下關(guān)于系統(tǒng)過(guò)程建模的說(shuō)明，回答下列問(wèn)題。［說(shuō)明］某公司正在研發(fā)一套新的庫(kù)存管理系統(tǒng)。系統(tǒng)中一個(gè)關(guān)鍵事件是接收供應(yīng)商供貨。項(xiàng)目組系統(tǒng)分析員小王花了大量時(shí)間在倉(cāng)庫(kù)觀察了整個(gè)事件的處理過(guò)程，并開(kāi)發(fā)出該過(guò)程所執(zhí)行活動(dòng)的列表：供應(yīng)商發(fā)送貨物和商品清單。公司收到商品后執(zhí)行收貨處理,包括卸載商品、確定收到了訂單上的商品、處理與供應(yīng)商的分歧等。對(duì)于已有商品，調(diào)整其庫(kù)存信息，對(duì)于新采購(gòu)的商品，在庫(kù)存中添加新的商品記錄。收貨完成后，系統(tǒng)執(zhí)行入庫(kù)處理，將商品放到倉(cāng)庫(kù)對(duì)應(yīng)的貨架上。在付款處理活動(dòng)中，自動(dòng)生成應(yīng)付賬款信息，如果查詢到該供應(yīng)商有待付款記錄，則進(jìn)行合并付款，付款完成后消除應(yīng)付賬款記錄。最后，倉(cāng)庫(kù)管理員根據(jù)最新的庫(kù)存商品，調(diào)整出貨信息。小王根據(jù)自己觀察的過(guò)程創(chuàng)建了該事件的1層數(shù)據(jù)流圖，如下圖所示。接收供應(yīng)商供貨的1層數(shù)據(jù)流圖供應(yīng)兩搖收閤品清單緩收崗品淆用——P5；2入嘩處理應(yīng)付澈何息A3供應(yīng)兩搖收閤品清單緩收崗品淆用——P5；2入嘩處理應(yīng)付澈何息A3□2忖歙記錄請(qǐng)用300以內(nèi)文字說(shuō)明數(shù)據(jù)流圖(DataFlowDiagram)的基本元素及其作用。數(shù)據(jù)流圖在繪制過(guò)程中可能出現(xiàn)多種語(yǔ)法錯(cuò)誤，請(qǐng)分析題圖所示數(shù)據(jù)流圖中哪些地方有錯(cuò)誤，并分別說(shuō)明錯(cuò)誤的類型。系統(tǒng)建模過(guò)程中為了保證數(shù)據(jù)模型和過(guò)程模型的一致性，需要通過(guò)數(shù)據(jù)-過(guò)程-CRUD矩陣來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)模型和過(guò)程模型的同步，請(qǐng)?jiān)谙卤硭綜RUD矩陣(1)?(5)中填入相關(guān)操作。接收供應(yīng)商供貨的CRUD矩陣P5.1收貨處理 P5.2入庫(kù)處理 P5.3調(diào)整出貨P5.4付款處理TOC\o"1-5"\h\z供應(yīng)商 ⑴ (2)庫(kù)存商品 (3) (4)付款記錄 (5)試題二請(qǐng)?jiān)敿?xì)閱讀有關(guān)嵌入式構(gòu)件設(shè)計(jì)方面的說(shuō)明，回答下列問(wèn)題。［說(shuō)明］構(gòu)件(component)也稱為組件，是一個(gè)功能相對(duì)獨(dú)立的具有可復(fù)用價(jià)值的軟硬件單元。近年來(lái),構(gòu)件技術(shù)正在逐步應(yīng)用于大型嵌入式系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。某公司長(zhǎng)期從事飛行器電子設(shè)備研制工作，已積累了大量成熟軟件。但是，由于當(dāng)初管理和設(shè)計(jì)等原因，公司的大量軟件不能被復(fù)用，嚴(yán)重影響了公司后續(xù)發(fā)展。公司領(lǐng)導(dǎo)層高度重視軟件復(fù)用問(wèn)題，明確提出了要將

本公司的成熟軟件進(jìn)行改造，建立公司可復(fù)用的軟件構(gòu)件庫(kù)，以提升開(kāi)發(fā)效率、降低成本。公司領(lǐng)導(dǎo)層決定將此項(xiàng)任務(wù)交給技術(shù)部門的王工程師負(fù)責(zé)組織實(shí)施。兩個(gè)月后，王工程師經(jīng)過(guò)調(diào)研、梳理和實(shí)驗(yàn)，提交了一份實(shí)施方案。此方案得到了公司領(lǐng)導(dǎo)層的肯定，但在實(shí)施過(guò)程中遇到了許多困難，主要表現(xiàn)在公司軟件架構(gòu)的變更和構(gòu)件抽取的界面等方面。請(qǐng)用200字以內(nèi)文字說(shuō)明獲取構(gòu)件的方法有哪幾種?開(kāi)發(fā)構(gòu)件通常采用哪幾種策略?并列舉出兩種主流構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)。由于該公司已具備大量的成熟軟件，王工程師此次的主要工作就是采用遺留工程^LegacyEngineering）方法，將具有潛在復(fù)用價(jià)值的軟件提取出來(lái)，得到可復(fù)用的構(gòu)件。因此，在設(shè)計(jì)軟件時(shí)與原開(kāi)發(fā)技術(shù)人員產(chǎn)生了重大意見(jiàn)分歧，主要分歧焦點(diǎn)在于大家對(duì)構(gòu)件概念理解上的差異。請(qǐng)根據(jù)你對(duì)構(gòu)件的理解，判斷下表給出的有關(guān)構(gòu)件的說(shuō)法是否正確。有關(guān)構(gòu)件的6種說(shuō)法1換的部分構(gòu)件是系統(tǒng)中的一個(gè)封裝了設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，而只披露接口的可更（1）序號(hào)關(guān)于構(gòu)件的說(shuō)明正確：“不正確：x構(gòu)件是解決軟件復(fù)用的基礎(chǔ)，復(fù)用的形式可分為垂直式復(fù)用和TOC\o"1-5"\h\z水平式復(fù)用。而水平式復(fù)用的主要關(guān)鍵點(diǎn)在于領(lǐng)域分析，具有領(lǐng)域特征和相似性，受到廣泛關(guān)注 （2）構(gòu)件構(gòu)建在平臺(tái)之上，平臺(tái)提供核心平臺(tái)服務(wù)，是構(gòu)件實(shí)現(xiàn)與構(gòu)件組裝的基礎(chǔ)。構(gòu)件組裝通常采用基于功能的組裝技術(shù)、基于數(shù)據(jù)的組裝技術(shù)和基于配置的組裝技術(shù)等三種技術(shù) （3）軟件架構(gòu)為軟件系統(tǒng)提供了一個(gè)結(jié)構(gòu)、行為和屬性的高級(jí)抽象,由構(gòu)件的描述、構(gòu)件的相互作用（連接件）、指導(dǎo)構(gòu)件集成的模式以及這些模式的約束組成 （4）構(gòu)件可分為硬件構(gòu)件、軟件構(gòu)件、系統(tǒng)構(gòu)件和應(yīng)用構(gòu)件。RTL（運(yùn)行時(shí)庫(kù)）屬于軟件構(gòu)件，由于RTL與應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)，所以RTL應(yīng)屬于垂直式復(fù)用構(gòu)件 （5）硬件構(gòu)件的功能被給定的硬件結(jié)構(gòu)如ASIC預(yù)先確定，是不能修改的。同樣，軟件構(gòu)件的功能由在FPGA或者CPU上的軟件確定的，也是不能修改的 （6）王工程師的實(shí)施方案指出：本公司的大部分產(chǎn)品是為用戶提供標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算平臺(tái)的，而此平

臺(tái)中的主要開(kāi)發(fā)工作是為嵌入式操作系統(tǒng)研制板級(jí)支持軟件(BSP)。為了提高BSP軟件的復(fù)用，應(yīng)首先開(kāi)展BSP構(gòu)件的開(kāi)發(fā)，且構(gòu)件架構(gòu)應(yīng)符合國(guó)外GENESYS規(guī)范定義的嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)風(fēng)格。下圖給出了架構(gòu)風(fēng)格定義的構(gòu)件通用接口，其中：鏈接接口(LIF)是構(gòu)件對(duì)外提供的功能服務(wù)接口；局部接口建立了構(gòu)件和它的局部環(huán)境的連接，如傳感器、作動(dòng)器或人機(jī)接口；技術(shù)相關(guān)接口(TDI)提供了查看構(gòu)件內(nèi)部、觀察構(gòu)件的內(nèi)部變量的手段，如診斷等;技術(shù)無(wú)關(guān)接口(TII)用來(lái)在運(yùn)行時(shí)配置、復(fù)位、重啟構(gòu)件的接口?，F(xiàn)需要針對(duì)BSP中常用的RS-232串行驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)一個(gè)可復(fù)用的軟構(gòu)件，請(qǐng)說(shuō)明該軟構(gòu)件四類接口的具體功能。GENESYS規(guī)范定義的構(gòu)件接口試題四請(qǐng)?jiān)敿?xì)閱讀有關(guān)軟件架構(gòu)評(píng)估方面的說(shuō)明，回答下列問(wèn)題。［說(shuō)明］某電子商務(wù)公司擬升級(jí)目前正在使用的在線交易系統(tǒng)，以提高客戶網(wǎng)上購(gòu)物時(shí)在線支付環(huán)節(jié)的效率和安全性。公司研發(fā)部門在需求分析的基礎(chǔ)上，給出了在線交易系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)。公司組織相關(guān)人員召開(kāi)了針對(duì)架構(gòu)設(shè)計(jì)的評(píng)估會(huì)議，會(huì)上用戶提出的需求、架構(gòu)師識(shí)別的關(guān)鍵質(zhì)量屬性場(chǎng)景和評(píng)估專家的意見(jiàn)等內(nèi)容部分列舉如下：在正常負(fù)載情況下，系統(tǒng)必須在0.5秒內(nèi)響應(yīng)用戶的交易請(qǐng)求；用戶的信用卡支付必須保證99.999%的安全性；系統(tǒng)升級(jí)后用戶名要求至少包含8個(gè)字符；網(wǎng)絡(luò)失效后，系統(tǒng)需要在2分鐘內(nèi)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并啟用備用系統(tǒng)；在高峰負(fù)載情況下，用戶發(fā)起支付請(qǐng)求后系統(tǒng)必須在10秒內(nèi)完成支付功能；⑴系統(tǒng)擬采用新的加密算法，這會(huì)提高系統(tǒng)安全性，但同時(shí)會(huì)降低系統(tǒng)的性能；對(duì)交易請(qǐng)求處理時(shí)間的要求將影響系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議和交易處理過(guò)程的設(shè)計(jì)；需要在30人月內(nèi)為系統(tǒng)添加公司新購(gòu)買的事務(wù)處理中間件；⑴現(xiàn)有架構(gòu)設(shè)計(jì)中的支付部分與第三方支付平臺(tái)緊耦合，當(dāng)系統(tǒng)需要支持新的支付平臺(tái)時(shí),這種設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致支付部分代碼的修改，影響系統(tǒng)的可修改性；(j) 主站點(diǎn)斷電后，需要在3秒內(nèi)將訪問(wèn)請(qǐng)求重定向到備用站點(diǎn)；(k) 用戶信息數(shù)據(jù)庫(kù)授權(quán)必須保證99.999%可用；系統(tǒng)需要對(duì)Web界面風(fēng)格進(jìn)行修改，修改工作必須在4人月內(nèi)完成；(m) 系統(tǒng)需要為后端工程師提供遠(yuǎn)程調(diào)試接口，并支持遠(yuǎn)程調(diào)試。在架構(gòu)評(píng)估過(guò)程中，質(zhì)量屬性效用樹(shù)(utilitytree)是對(duì)系統(tǒng)質(zhì)量屬性進(jìn)行識(shí)別和優(yōu)先級(jí)排序的重要工具。請(qǐng)給出合適的質(zhì)量屬性，填入下圖中(1)、(2)空白處；并選擇題干描述的(a)?(m),填入(3)?⑹空白處，完成該系統(tǒng)的效用樹(shù)。在線交易系統(tǒng)效用樹(shù)在架構(gòu)評(píng)估過(guò)程中，需要正確識(shí)別系統(tǒng)的架構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)、敏感點(diǎn)和權(quán)衡點(diǎn)，并進(jìn)行合理的架構(gòu)決策。請(qǐng)用300字以內(nèi)的文字給出系統(tǒng)架構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)、敏感點(diǎn)和權(quán)衡點(diǎn)的定義，并從題干(a)?(m)中各選出1個(gè)對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)、敏感點(diǎn)和權(quán)衡點(diǎn)最為恰當(dāng)?shù)拿枋?。試題五請(qǐng)?jiān)敿?xì)閱讀有關(guān)Web應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計(jì)方面的說(shuō)明，回答下列問(wèn)題。［說(shuō)明］某軟件公司開(kāi)發(fā)運(yùn)維了一個(gè)社交網(wǎng)站系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于開(kāi)源軟件平臺(tái)LAMP(Linux+Apache+MySQL+PHP)構(gòu)建，運(yùn)行一段時(shí)間以來(lái)，隨著用戶數(shù)量及訪問(wèn)量的增加，系統(tǒng)在Web服務(wù)器負(fù)載、磁盤I/O等方面出現(xiàn)了明顯瓶頸，已不能滿足大量客戶端并發(fā)訪問(wèn)的要求，因此公司成立了專門的項(xiàng)目組，擬對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行調(diào)整以提高系統(tǒng)并發(fā)處理能力。目前系統(tǒng)采用了傳統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示。某社交網(wǎng)站系統(tǒng)架構(gòu)屮間圧屮間圧針對(duì)目前出現(xiàn)的Web服務(wù)器負(fù)載過(guò)大問(wèn)題，項(xiàng)目組決定在客戶端與中間層Web服務(wù)器之間引入負(fù)載均衡器，通過(guò)中間層Web服務(wù)器集群來(lái)提高Web請(qǐng)求的并發(fā)處理能力。在討論擬采用的負(fù)載均衡機(jī)制時(shí)，王工提出采用基于DNS的負(fù)載均衡機(jī)制，而李工則認(rèn)為應(yīng)采用基于反向代理的負(fù)載均衡機(jī)制，項(xiàng)目組經(jīng)過(guò)討論，最終確定采用李工提出的方案。請(qǐng)用200字以內(nèi)的文字，分別簡(jiǎn)要說(shuō)明兩個(gè)機(jī)制的基本原理，并從系統(tǒng)執(zhí)行效率、安全性及簡(jiǎn)易性等方面將兩種機(jī)制進(jìn)行對(duì)比，將對(duì)比結(jié)果填入下表中。 兩種負(fù)載均衡機(jī)制對(duì)比分析表特性 基于DNS的負(fù)載均衡 基于反向代理的負(fù)載均衡系統(tǒng)執(zhí)

⑵是否可對(duì)內(nèi)部服務(wù)器靜態(tài)資源進(jìn)行緩存安全性是否能屏蔽客戶端對(duì)真實(shí)Web服務(wù)器的直接訪問(wèn)安全性是否能屏蔽客戶端對(duì)真實(shí)Web服務(wù)器的直接訪問(wèn)簡(jiǎn)易性是否具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、容易實(shí)施及低成本的特性(7)注：請(qǐng)?jiān)诒砀?1)?⑻處填入“是”或“否”針對(duì)并發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)所帶來(lái)的磁盤I/O瓶頸問(wèn)題，項(xiàng)目組決定在數(shù)據(jù)層引入數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)展機(jī)制。經(jīng)過(guò)調(diào)研得知系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的主要數(shù)據(jù)為以用戶標(biāo)識(shí)為索引的社交網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，且系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)發(fā)生的大部分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)操作為查詢操作。經(jīng)過(guò)討論，項(xiàng)目組決定引入數(shù)據(jù)庫(kù)分區(qū)和MySQL主從復(fù)制兩種擴(kuò)展機(jī)制。數(shù)據(jù)庫(kù)分區(qū)可采用水平分區(qū)和垂直分區(qū)兩種方式，請(qǐng)用350字以內(nèi)的文字說(shuō)明在本系統(tǒng)中應(yīng)采用哪種方式及其原因，并分析引入主從復(fù)制機(jī)制給系統(tǒng)帶來(lái)的好處。為進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)效率，項(xiàng)目組決定在中間層與數(shù)據(jù)層之間引入緩存機(jī)制。趙工開(kāi)始提出可直接使用MySQL的查詢緩存(querycache)機(jī)制，但項(xiàng)目組經(jīng)過(guò)分析好友動(dòng)態(tài)顯示等典型業(yè)務(wù)的操作需