2024年下半年 系统架构设计师 - 案例分析
来源：网友回忆版（2024年11月考试） 考试时间：2024年11月10日 题型：必答1题 + 选答2题
试题内容
试题一（必答，25分）：质量属性与架构风格
背景描述
某软件企业为某品牌手机厂商开发一套手机应用程序集成开发环境，以提高开发手机应用程序的质量和效率。需求描述如下：
a. 需要同步支持该厂商自行定义的应用编程语言的编辑、界面可视化设计、编译、调试等模块，这些模块产生的模型或数据格式差异较大，集成环境应提供数据集成能力。集成开发环境还要支持以适配方式集成企业既有的应用模拟器工具。
b. 通过调研，手机应用开发人员更倾向于使用Windows系统，因此集成开发环境的界面需要与Windows平台上的主流开发工具的界面风格保持一致。
c. 支持有关开发数据在云端存储，需要保证在云端存储数据的机密性和完整性。
d. 支持顾客通过配置界面根据自己的喜好修改界面风格，包括颜色、布局、代码高亮方式等，配置完毕后无需重启环境。
e. 支持不同模型的自动转换。在初始需求中定义的机器性能条件下，对于一种包括50个对象的设计模型，将其转换为对应代码框架时所消耗时间不超过5秒。
f. 可以持续运行的时间不小于240小时，意外退出后可以在10秒之内自动重启。
g. 集成开发环境具有模块化构造，支持以模块为单位进行调试、测试与发布。
h. 支持应用开发过程中的代码调试功能：开发人员可以设置断点，启动调试，编辑器可以自动卷屏并命中断点，能通过变量监视器查看目前变量取值。
企业架构师小张认为该集成开发环境应当采用管道-过滤器(Pipe-Filter)的架构风格，资深架构师王工认为应当采用数据仓储（DataRepository）的架构风格。最终采用了王工的方案。
问题1（10分）
识别软件架构质量属性，填写表1-1中(1)～(5)处的空白。
参考答案
- (1) 性能 → 对应e（模型转换时间不超过5秒）
- (2) 可用性 → 对应f（持续运行240小时，10秒自动重启）
- (3) 安全性 → 对应c（云端数据机密性和完整性）
- (4) 可修改性 → 对应d（配置修改无需重启）、g（模块化构造）
- (5) 易用性 → 对应b（界面风格一致）、h（调试功能）
问题2（7分）
从交互方式、数据构造、控制构造和扩展措施4个方面对两种架构风格进行比较。
参考答案
| 比较维度 | 管道-过滤器 | 数据仓储 | |----------|------------|---------| | 交互方式 | 顺序交互，前一个输出作为后一个输入 | 星型交互，构件与共享数据库交互 | | 数据结构 | 基于数据流，常规数据结构 | 基于数据库结构，关系型数据 | | 控制结构 | 数据流顺序传递 | 面向应用，业务功能驱动 | | 扩展措施 | 通过接口适配扩展 | 通过数据库增加数据、模型适配 |
问题3（8分）
在确定采用数据仓库架构风格后，补充完成集成开发环境的架构图。
试题二（选答，25分）：UML建模
背景描述
某软件企业计划开发一套教学管理系统，用于为高校提供教学管理服务。
问题
- 教学服务系统中有哪些参与者和用例。
- 用例与用例之间的关系类型（包含、扩展、泛化）。
- 类之间的关系类型（关联、依赖、泛化、聚合、组合）。
试题三（选答，25分）：数据库缓存（Cache-Aside）
背景描述
关于Web架构中数据库和缓存的问题。
问题1
填空流程图说明缓存读写的过程。
问题2
填空流程图说明写缓存的过程。
问题3
线程1负责写数据，线程2负责读缓存，会出现数据不一致的情况，给出三种解决方案。
参考答案
数据不一致解决方案：
- 双写策略：先更新数据库，再删除缓存（Cache-Aside模式）
- 延迟双删：先删缓存，更新数据库，延时再删缓存
- 监听binlog：通过监听数据库binlog异步更新缓存
- 读写锁：写操作加锁，读操作检查锁
- 消息队列：将缓存更新操作放入消息队列异步处理
试题四（选答，25分）：AI系统质量属性
背景描述
关于人工智能系统的需求分析，给出十几个需求。
问题
- 从质量属性的角度分析属于功能性、稳定性、安全性等。
- 对于ping/echo和心跳模式，从节约资源的角度分析心跳模式的优点。
参考答案
ping/echo vs 心跳模式：
- ping/echo：主动探测式，请求方发送ping，被探测方返回echo。需要每次都发起请求，消耗网络带宽和被探测方处理资源。
- 心跳模式：被监控方定期主动发送心跳包。优势：
- 减少探测方的轮询开销
- 被监控方自主控制发送频率
- 网络资源利用率更高
- 在节点数量多时优势更明显
考点映射
- 架构风格：管道-过滤器 vs 数据仓储（核心考点）
- 质量属性：性能、可用性、安全性、可修改性、易用性
- UML建模：用例图、类图、关系类型
- 缓存策略：Cache-Aside、读写分离、数据一致性
- 分布式系统：ping/echo vs 心跳模式
- AI系统架构：质量属性分析
⚠️ 注意：试题四和试题五的具体内容回忆不完整。