2021年《系统架构设计师》下午模拟试卷2

请详细阅读有关数据库方面的描述，回答问题。

【说明】某软件公司欲开发一个基于Web 2.0的大型社交网络系统。就该系统的数据架构而言，李工决定采用公司熟悉的数据架构，使用通用的商用关系型数据库，系统内部数据采用中央集中方式存储。该系统投入使用后，初期用户数量少，系统运行平稳。6个月后，用户数出现了爆炸式增长，系统暴露出诸多问题，集中表现在：1.用户执行读写操作时，响应时间均变得很慢；2.随着系统功能的扩充，原有数据格式发生变化，又出现新的数据格式，维护困难；3.数据容量很快超过系统原有的设计上限，数据库扩容困难；4.软件系统不断出现宕机，整个系统可用性较差。经过多次会议讨论，公司的邹月平邹工建议采用NoSQL数据库来替代关系数据库，以解决上述问题。但薛大龙薛工指出NoSQL数据库出现时间不长，在使用上可能存在风险。公司技术人员对NoSQL数据库产品进行了认真测试，最终决定采用NoSQL数据库来替代现有的数据库系统。

【问题1】10分请比较关系数据库与 NoSQL 数据的特点，如表 4-1 所示，以此来说明该系统更适合采用 NoSQL 数据库。请完成表 4-1 中的（1） ~ （5） 处空白。表 4-1 关系数据库与 NoSQL 数据库特征比较

【问题2】15分公司最终决定采用邹工的方案，同时配合分布式缓存技术减轻数据库服务器压力，目前有Memcache和Redis两种方案，请从数据类型、持久化和分布式存储三个方面比较两种技术的区别。

A公司承担了一项嵌入式实时控制系统的软件开发任务，其内容是按系统要求的固定的时间序列采集、处理、输出数据，以实现对多个设备的综合控制。

系统由硬件和软件组成，硬件由处理机（采用PowerPC603e，主频133 MHz）、存储器、定时器、中断控制器、双口存储器（空间大小1024 KB）、4路422半双工串口接口（其中两路的频率115200 Hz，另两路频率38400 Hz）、两路A/D、D/A数模转换器和10路离散量接口组成。系统的软件需求如下：

（1）系统要求以5 ms为周期从双口存储器中采集1024 KB的输入数据，处理任务的时间约为1ms（称为5ms任务）。

（2）系统要求以20 ms为周期从两路422接口（115200 Hz）中采集一定格式的大小为64B的数据，在完成处理（处理时间约为4 ms）任务后，分别输出大小为16 B的控制命令（称为20 ms任务）。

（3）系统要求以60 ms为周期从两路422接口（38400 Hz）中采集一定数据格式的大小为6 B数据，从两路A/D接口采集28位数据，在完成处理（处理时间约为2 ms）任务后，分别输出大小为2 B的控制命令和一个28位D/A数据，输出8路离散量控制数据（称为60ms任务）；

（4）作为系统的安全监控保障，系统要求在每1s内对系统软硬件状态进行测试并完成系统工作的状态记录工作。该任务共需处理时间是5ms（称为1s任务）。

A公司课题组根据用户的硬件环境及软件的需求，就软件的实施方案展开了激烈的讨论，讨论的首要问题就是本系统中软件的运行平台是采用嵌入式实时操作系统还是在裸机上直接开发的方式，李工提出为了保证系统的实时性，应该采用裸机上直接开发的方式，关键部分采用汇编语言编写，而王工提出，由于系统将由多种周期的处理任务组成，为了保证系统的可靠性，应该采用商用嵌入式实时操作系统作为本项目的开发基础，经过充分论证，最后李工接受了王工的建议，并申报课题组组长，课题组长同意采用了操作系统的方案，并指出必须尽快对需求的时间性能做出评估。

【问题1】

请用450字以内文字简要说明王工提出的采用嵌入式实时操作系统的理由或优点，并说明选择操作系统产品时需要重点考虑其哪些功能与性能？

【问题2】

李工和王工通过认真地对需求进行分析，给出了时间性能评估报告，判定在上述硬件平台上可以满足系统要求。请用300字以内文字简要说明嵌入式实时操作系统中时间性能评估中主要考虑哪几项因素；针对本课题的具体数据，叙述系统的工作时序关系。

【问题3】

根据系统需求，请设计出系统的处理流程（按时序），说明所有任务的优先级分配策略，422接口、双口存储器、离散量接口和A/D（D/A）的数据输入输出方法（中断或查询驱动）及理由。请用350字以内文字简要说明。

阅读以下关于分布式系统设计的叙述，回答问题。【说明】某软件公司拟开发一套电信领域的分布式系统，该系统后台多个功能模块同时运行时的计算负载较大，且需要控制不同的特定电信硬件设备，由于硬件体积和I/O端口冲突等原因，这些设备需要分散安装在多个不同计算机系统中。该系统上线运行后将为企业最终用户提供7×24小时的不间断服务，而用户的单次接入服务往往需要后台多个模块共同协作完成。基于上述原因，该系统后台软件模块需分布在局域网内的多台计算机上。项目组决定基于ISO的开放分布进程(ODP)规范来进行系统架构的设计与开发，近期项目组召开了多次会议，对架构设计阶段的关键问题进行了讨论分析。【问题1】ODP从5个标准的视点组织分析系统的架构，这些视点描述了同一系统的不同重要方面，请根据图中不同视点所关注的核心内容，将备选的架构视点填入图中的(1)～(5)。

备选答案：技术选择架构、企业业务架构、分布式工程架构、计算接口架构、逻辑信息架构

【问题2】在技术选择架构规划时，王工认为系统应基于现有分布式基础设施(分布式中间件)来构建，因为这样可以充分利用现有基础设施提供的各种支撑，在更短时间内构造出质量更高的分布式系统；而李工则认为可基于基本的进程间通信机制自主开发系统的支撑平台，这样可以避免对特定中间件的依赖，项目组经过认真讨论，最终采用了王工的方案。请用400字以内文字，从构件管理支持、互操作支持以及公共服务支持三个方面说明现有分布式基础设施为构建分布式系统所提供的基本支撑。【问题3】由于系统后台模块的分布式特性，后台分布式对象之间的互操作机制是需要考虑的核心问题之一。下图所示是当前分布式基础设施中支持分布式对象互操作的基本机制，请将相应部件名称填入图中(1)～(2)；基于图给出的结构，用300字以内文字说明完成一次分布式对象调用的详细步骤。

阅读以下关于某保险集团公司中间业务系统开发的叙述，在答题纸上回答问题1至问题3。【说明】随着信息化的发展，某保险集团公司的中心账务系统，从区域中心模式已经升级到全国中心模式。但是处理各种代收代付业务的中间业务系统，目前仍然采用区域中心模式，由各区域分部自行负责，使得集团总部对于中间业务管理比较困难。因此，集团总部计划将中间业务系统全部升级到总部统一管理模式。各区域分部采用基于web的中间业务系统，均为各区域自行建设的，系统的硬件平台、软件系统、数据模式等均有非常大的差异。为统一管理，集团总部决定重新开发一套集中控制模式的中间业务系统，用来替代各区域的中间业务系统，但要求能够支持目前各区域的所有中间业务。【问题1】 （8分） 在如何对待遗留系统上，项目组存在两种不同的策略：淘汰策略和继承策略。请简要解释这两种策略，并说明新开发的中间业务系统适合采用哪种策略及其原因。 【问题2】（5分）中间业务系统中，最为核心的是业务数据。因此，在新旧系统切换时存在一项重要的工作：数据迁移。考虑到各区域中间业务系统的巨大差异，因此需要做好数据迁移前的准备工作。请简要说明数据迁移准备工作的内容。 【问题3】（ 12分）项目组邹工提出采用 REST 架构风格设计实现该中间业务系统，而薛工提出采用RPC风格来实现该系统，项目组经过热烈的讨论之后决定采用邹工的方案。请根据你对于这两种模式的理解，用300字描述这两种风格的不同之处，以及REST风格的设计原则包括哪些。

【说明】某软件公司欲开发一个基于Web 2.0的大型社交网络系统。就该系统的数据架构而言，李工决定采用公司熟悉的数据架构，使用通用的商用关系型数据库，系统内部数据采用中央集中方式存储。该系统投入使用后，初期用户数量少，系统运行平稳。6个月后，用户数出现了爆炸式增长，系统暴露出诸多问题，集中表现在：1.用户执行读写操作时，响应时间均变得很慢；2.随着系统功能的扩充，原有数据格式发生变化，又出现新的数据格式，维护困难；3.数据容量很快超过系统原有的设计上限，数据库扩容困难；4.软件系统不断出现宕机，整个系统可用性较差。经过多次会议讨论，公司的邹月平邹工建议采用NoSQL数据库来替代关系数据库，以解决上述问题。但薛大龙薛工指出NoSQL数据库出现时间不长，在使用上可能存在风险。公司技术人员对NoSQL数据库产品进行了认真测试，最终决定采用NoSQL数据库来替代现有的数据库系统。【问题1】10分请比较关系数据库与 NoSQL 数据的特点，如表 4-1 所示，以此来说明该系统更适合采用 NoSQL 数据库。请完成表 4-1 中的（1） ~ （5） 处空白。表 4-1 关系数据库与 NoSQL 数据库特征比较

【问题2】15分公司最终决定采用邹工的方案，同时配合分布式缓存技术减轻数据库服务器压力，目前有Memcache和Redis两种方案，请从数据类型、持久化和分布式存储三个方面比较两种技术的区别。