以下為2012年系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)師考試案例分析真題：

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一、請(qǐng)?jiān)敿?xì)閱讀有關(guān)數(shù)據(jù)架構(gòu)方面的描述，回答問題1至問題3。

【說明】

某軟件公司欲開發(fā)一個(gè)基于Web 2.0的大型社交網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。就該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)架構(gòu)而言，李工決定采用公司熟悉的數(shù)據(jù)架構(gòu)，使用通用的商用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)采用中央集中方式存儲(chǔ)。

該系統(tǒng)投入使用后，初期用戶數(shù)量少，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。6個(gè)月后，用戶數(shù)出現(xiàn)了爆炸式增長，系統(tǒng)暴露出諸多問題，集中表現(xiàn)在：

（1）用戶執(zhí)行讀寫操作時(shí)，響應(yīng)時(shí)間均變得很慢；

（2）隨著系統(tǒng)功能的擴(kuò)充，原有數(shù)據(jù)格式發(fā)生變化，又出現(xiàn)新的數(shù)據(jù)格式，維護(hù)困難；

（3）數(shù)據(jù)容量很快超過系統(tǒng)原有的設(shè)計(jì)上限，數(shù)據(jù)庫擴(kuò)容困難；

（4）軟件系統(tǒng)不斷出現(xiàn)宕機(jī)，整個(gè)系統(tǒng)可用性較差。

經(jīng)過多次會(huì)議討論，公司的王工建議采用NoSQL數(shù)據(jù)庫來替代關(guān)系數(shù)據(jù)庫，以解決上述問題。但李工指出NoSQL數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)時(shí)間不長，在使用上可能存在風(fēng)險(xiǎn)。公司技術(shù)人員對(duì)NoSQL數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品進(jìn)行了認(rèn)真測試，最終決定采用NoSQL數(shù)據(jù)庫來替代現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

【問題1】（11分）

分別解釋產(chǎn)生問題（1）~（4）的原因。

【問題2】（8分）

請(qǐng)針對(duì)問題（1）~（4），分別指出NoSQL數(shù)據(jù)庫的哪些特點(diǎn)促使公司最終采用了NoSQL數(shù)據(jù)庫。

【問題3】（6分）

請(qǐng)指出該系統(tǒng)采用NoSQL數(shù)據(jù)庫時(shí)可能存在的問題。

二、閱讀以下關(guān)于面向?qū)ο笙到y(tǒng)建模的敘述，在答題紙上回答問題1至問題3。

【說明】

某軟件企業(yè)為影音產(chǎn)品銷售公司W(wǎng)開發(fā)一套在線銷售系統(tǒng)，以提升服務(wù)的質(zhì)量和效率。項(xiàng)目組經(jīng)過討論后決定采用面向?qū)ο蠓椒ㄩ_發(fā)該系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)建模階段需要滿足以下設(shè)計(jì)要求：

（1）W公司經(jīng)常進(jìn)行促銷活動(dòng)。根據(jù)不同的條件（如訂單總額、商品數(shù)量、產(chǎn)品種類等），公司可以提供百分比折扣或現(xiàn)金減免等多種促銷方式供提交訂單的用戶選擇。實(shí)現(xiàn)每種促銷活動(dòng)的代碼量很大，且會(huì)隨促銷策略不同經(jīng)常修改。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要考慮現(xiàn)有的促銷和新的促銷，而不用經(jīng)常地重寫控制器類代碼。

（2）該在線銷售系統(tǒng)需要計(jì)算每個(gè)訂單的稅率，不同商品的稅率及計(jì)算方式會(huì)有所區(qū)別。所以W公司決定在系統(tǒng)中直接調(diào)用不同商品供應(yīng)商提供的稅率計(jì)算類，但每個(gè)供應(yīng)商的類提供了不同的調(diào)用方法。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要考慮如果公司更換了供應(yīng)商，應(yīng)該盡可能少地在系統(tǒng)中修改或創(chuàng)建新類。

項(xiàng)目組架構(gòu)師決定采用設(shè)計(jì)模式來滿足上述設(shè)計(jì)要求，并確定從當(dāng)前已經(jīng)熟練掌握的設(shè)計(jì)模式中進(jìn)行選擇，這些設(shè)計(jì)模式包括：適配器模式（Adapter）、構(gòu)造器模式（Builder）、命令模式（Command）、外觀模式（Facade）、中介模式（Mediator）、原型模式（Prototype）、代理模式（Proxy）、狀態(tài)模式（State）和策略模式（Strategy）等。

【問題1】（6分）

設(shè)計(jì)模式按照其應(yīng)用模式可以分為三類：創(chuàng)建型、結(jié)構(gòu)型和行為型，請(qǐng)用200字以內(nèi)文字說明三者的作用。

【問題2】（9分）

請(qǐng)將項(xiàng)目組已經(jīng)掌握的設(shè)計(jì)模式按照其作用分別歸類到創(chuàng)建型、結(jié)構(gòu)型和行為型模式中。

【問題3】（10分）

針對(duì)題目中所提出的設(shè)計(jì)要求（1）和（2），項(xiàng)目組應(yīng)該分別選擇何種設(shè)計(jì)模式？請(qǐng)分別用200字以內(nèi)文字說明具體的解決方案。

三、請(qǐng)?jiān)敿?xì)閱讀有關(guān)嵌入式軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)方面的描述，回答問題1和問題2。

【說明】

在嵌入式系統(tǒng)中，軟件采用開放式架構(gòu)已成為新的發(fā)展趨勢。軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣將直接影響軟件的重用和移植能力。

某軟件公司主要從事宇航領(lǐng)域的嵌入式軟件研發(fā)工作。經(jīng)二十多年的發(fā)展，其軟件產(chǎn)品已被廣泛應(yīng)用于各種航天飛行器中。該公司積累了眾多成熟軟件，但由于當(dāng)初沒有充分考慮軟件的架構(gòu)，原有軟件無法被再利用，為適應(yīng)嵌入式軟件技術(shù)發(fā)展需要，該公司決策層決定成立宇航嵌入式軟件開放式架構(gòu)研究小組，為公司完成開放式架構(gòu)的定義與設(shè)計(jì)，確保公司軟件資源能得到充分利用。

研究小組查閱了大量的國外資料和標(biāo)準(zhǔn)，最終將研究重點(diǎn)集中在了SAE AS4893《通用開放式架構(gòu)（GOA）框架》標(biāo)準(zhǔn)，圖3-1給出了GOA定義的架構(gòu)圖。

圖3-1 GOA開放式架構(gòu)

【問題1】（9分）

請(qǐng)用300字以內(nèi)的文字簡要說明開放式架構(gòu)的四個(gè)基本特點(diǎn)。

【問題2】（16分）

如圖3-1所示，GOA框架規(guī)定了軟件、硬件和接口的結(jié)構(gòu)，以在不同應(yīng)用領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。GOA框架規(guī)定了一組接口，其重要特點(diǎn)是建立了關(guān)鍵組件及組件間接口關(guān)系，這些接口的確定可用于支持軟件的可移植性和可升級(jí)性，以滿足功能的增加和技術(shù)的更新要求。除操作系統(tǒng)服務(wù)與擴(kuò)展操作系統(tǒng)之間的接口（3X）外，GOA將其它接口分為兩類：即直接接口（iD（i=1，2，3，…））和邏輯接口（iL（i=1，2，3，…）），直接接口定義了信息傳輸方式；邏輯接口定義了對(duì)等數(shù)據(jù)交換的要求，邏輯接口沒有定義真正的信息傳輸方式，其傳輸發(fā)生在一個(gè)或多個(gè)直接接口。根據(jù)圖3-1所標(biāo)注的接口在框架中的具體位置，請(qǐng)?zhí)顚懕?-1的（1）～（8）處空白。

表3-1 GOA中的接口與功能

四、閱讀以下關(guān)于分布式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的說明，在答題紙上回答問題1至問題3。

【說明】

某軟件公司擬開發(fā)一套電信領(lǐng)域的分布式系統(tǒng)，該系統(tǒng)后臺(tái)多個(gè)功能模塊同時(shí)運(yùn)行時(shí)的計(jì)算負(fù)載較大，且需要控制不同的特定電信硬件設(shè)備，由于硬件體積和I/O端口沖突等原因，這些設(shè)備需要分散安裝在多個(gè)不同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。該系統(tǒng)上線運(yùn)行后將為企業(yè)最終用戶提供7×24小時(shí)的不間斷服務(wù)，而用戶的單次接入服務(wù)往往需要后臺(tái)多個(gè)模塊共同協(xié)作完成?；谏鲜鲈?，該系統(tǒng)后臺(tái)軟件模塊需分布在局域網(wǎng)內(nèi)的多臺(tái)計(jì)算機(jī)上。

項(xiàng)目組決定基于ISO的開放分布進(jìn)程（ODP）規(guī)范來進(jìn)行系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計(jì)與開發(fā)，近期項(xiàng)目組召開了多次會(huì)議，對(duì)架構(gòu)設(shè)計(jì)階段的關(guān)鍵問題進(jìn)行了討論分析。

【問題1】（10分）

ODP從5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的視點(diǎn)組織分析系統(tǒng)的架構(gòu)，這些視點(diǎn)描述了同一系統(tǒng)的不同重要方面，請(qǐng)根據(jù)圖2-1中不同視點(diǎn)所關(guān)注的核心內(nèi)容，將備選的架構(gòu)視點(diǎn)填入圖中的（1）~（5）。

圖2-1 ODP架構(gòu)視點(diǎn)示意圖

備選答案：技術(shù)選擇架構(gòu)、企業(yè)業(yè)務(wù)架構(gòu)、分布式工程架構(gòu)、計(jì)算接口架構(gòu)、邏輯信息架構(gòu)

【問題2】（9分）

在技術(shù)選擇架構(gòu)規(guī)劃時(shí)，王工認(rèn)為系統(tǒng)應(yīng)基于現(xiàn)有分布式基礎(chǔ)設(shè)施（分布式中間件）來構(gòu)建，因?yàn)檫@樣可以充分利用現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施提供的各種支撐，在更短時(shí)間內(nèi)構(gòu)造出質(zhì)量更高的分布式系統(tǒng)；而李工則認(rèn)為可基于基本的進(jìn)程間通信機(jī)制自主開發(fā)系統(tǒng)的支撐平臺(tái)，這樣可以避免對(duì)特定中間件的依賴，項(xiàng)目組經(jīng)過認(rèn)真討論，最終采用了王工的方案。請(qǐng)用400字以內(nèi)文字，從構(gòu)件管理支持、互操作支持以及公共服務(wù)支持三個(gè)方面說明現(xiàn)有分布式基礎(chǔ)設(shè)施為構(gòu)建分布式系統(tǒng)所提供的基本支撐。

【問題3】（6分）

由于系統(tǒng)后臺(tái)模塊的分布式特性，后臺(tái)分布式對(duì)象之間的互操作機(jī)制是需要考慮的核心問題之一。圖2-2所示是當(dāng)前分布式基礎(chǔ)設(shè)施中支持分布式對(duì)象互操作的基本機(jī)制，請(qǐng)將相應(yīng)部件名稱填入圖中（1）~（2）；基于圖2-2給出的結(jié)構(gòu)，用300字以內(nèi)文字說明完成一次分布式對(duì)象調(diào)用的詳細(xì)步驟。

圖2-2分布式對(duì)象互操作基本機(jī)制

【問題3】

（1）存根/樁

（2）框架

或

（1）代理

（2）存根

一次遠(yuǎn)程調(diào)用的過程如下：

①客戶程序?qū)⒄{(diào)用請(qǐng)求發(fā)送給客戶端樁，對(duì)于客戶程序來說，樁就是服務(wù)程序在客戶端的代理。

②客戶端樁負(fù)責(zé)將遠(yuǎn)程調(diào)用請(qǐng)求進(jìn)行編組并發(fā)送給通信總線。

③調(diào)用請(qǐng)求經(jīng)通信總線傳送到服務(wù)端框架。

④服務(wù)端框架將調(diào)用請(qǐng)求解組并分派給真正的遠(yuǎn)程對(duì)象實(shí)現(xiàn)（服務(wù)程序）。

⑤服務(wù)程序完成客戶端的調(diào)用請(qǐng)求，將結(jié)果返回給服務(wù)端框架。

⑥服務(wù)端框架將調(diào)用結(jié)果編組并發(fā)送給通信總線。

⑦調(diào)用結(jié)果經(jīng)通信總線傳送到客戶端樁。

⑧客戶端樁將調(diào)用結(jié)果解組并返回給客戶程序，客戶程序得到調(diào)用結(jié)果。

五、閱讀以下關(guān)于軟件架構(gòu)風(fēng)格的說明，在答題紙上回答問題1和問題2。

【說明】

某軟件公司為其新推出的字處理軟件設(shè)計(jì)了一種腳本語言，專門用于開發(fā)該字處理軟件的附加功能插件。為了提高該語言的編程效率，公司組織軟件工具開發(fā)部門為腳本語言研制一套集成開發(fā)環(huán)境。軟件工具開發(fā)部門根據(jù)字處理軟件的特點(diǎn)，對(duì)集成開發(fā)環(huán)境進(jìn)行了需求分析，總結(jié)出以下3項(xiàng)核心需求：

（1）集成開發(fā)環(huán)境需要提供對(duì)腳本語言的編輯、語法檢查、解釋、執(zhí)行和調(diào)試等功能的支持，并要實(shí)現(xiàn)各種功能的靈活組合、配置與替換。

（2）集成開發(fā)環(huán)境需要提供一組可視化的編程界面，用戶通過對(duì)界面元素拖拽和代碼填充的方式就可以完成功能插件核心業(yè)務(wù)流程的編寫與組織。

（3）在代碼調(diào)試功能方面，集成開發(fā)環(huán)境需要實(shí)現(xiàn)在腳本語言編輯界面中的代碼自動(dòng)定位功能。具體來說，在調(diào)試過程中，編輯界面需要響應(yīng)調(diào)試斷點(diǎn)命中事件，并自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到當(dāng)前斷點(diǎn)處所對(duì)應(yīng)的代碼。

針對(duì)上述需求，軟件工具開發(fā)部門對(duì)集成開發(fā)環(huán)境的架構(gòu)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，王工認(rèn)為該集成開發(fā)環(huán)境應(yīng)該采用管道-過濾器的架構(gòu)風(fēng)格實(shí)現(xiàn)，李工則認(rèn)為該集成開發(fā)環(huán)境應(yīng)該采用以數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為中心的架構(gòu)風(fēng)格來實(shí)現(xiàn)。公司組織專家對(duì)王工和李工的方案進(jìn)行了評(píng)審，最終采用了李工的方案。

【問題1】（12分）

請(qǐng)用200字以內(nèi)的文字解釋什么是軟件架構(gòu)風(fēng)格，并從集成開發(fā)環(huán)境與用戶的交互方式、集成開發(fā)環(huán)境的擴(kuò)展性、集成開發(fā)環(huán)境的數(shù)據(jù)管理三個(gè)方面說明為什么最終采用了李工的設(shè)計(jì)方案。

【問題2】（13分）

在對(duì)軟件系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)架構(gòu)需求進(jìn)行分析，針對(duì)特定需求選擇最為合適的架構(gòu)風(fēng)格，因此實(shí)際的軟件系統(tǒng)通常會(huì)混合多種軟件架構(gòu)風(fēng)格。請(qǐng)對(duì)核心需求進(jìn)行分析，說明為了滿足需求（2）和（3），分別應(yīng)采用何種架構(gòu)風(fēng)格，并概要說明采用相應(yīng)架構(gòu)風(fēng)格后的架構(gòu)設(shè)計(jì)過程。