2021软考高级系统架构设计师预测题part16

第1题

单选题

（ ）在软件开发机构中被广泛用来指导软件过程改进。

A.能力成熟度模型（Capacity Maturity Model）

B.关键过程领域（Key Process Areas）

C.需求跟踪能力链（Traceability Link）

D.工作分解结构（Work Breakdown Structure）

【解析】 正确答案：A。

CMM即软件开发能力成熟度模型，是用来指导软件过程改进的。

第2题

单选题

结构化布线系统分为六个子系统，其中水平子系统（ ）。

A.由各种交叉连接设备以及集线器和交换机等设备组成

B.连接了干线子系统和工作区子系统，

C.由终端设备到信息插座的整个区域组成

D.实现各楼层设备间子系统之间的互连

【解析】 正确答案：B。

水平子系统是指的，从楼层管理间到信息插口这一段，它连接了垂直干线子系统与工作区子系统。

第3题

单选题

某公司拟开发一个VIP管理系统，系统需要根据不同商场活动，不定期更新VIP会员的审核标准和VIP折扣系统。针对上述需求，采用（ ）架构风格最为合适。

A.规则系统

B.过程控制

C.分层

D.管道-过滤器

【解析】 正确答案：A。

根据题目的意思，拟开发的VIP管理系统中VIP会员审核标准要能随时改变，灵活定义。在这方面虚拟机风格最为擅长，而属于虚拟机风格的只有A选项。

第4题

单选题

建筑物综合布线系统中的垂直子系统是指（ ）。

A.由终端到信息插座之间的连线系统

B.楼层接线间的配线架和线缆系统

C.各楼层设备之间的互连系统

D.连接各个建筑物的通信系统

【解析】 正确答案：C。

综合布线分六大子系统。

1、工作区子系统（Worklocation)：目的是实现工作区终端设备与水平子系统之间的连接，由终端设备连接到信息插座的连接线缆所组成。工作区常用设备是计算机、网络集线器（Hub或Mau)、电话、报警探头、摄像机、监视器、音响等。

2、水平子系统（Horizontal)：目的是实现信息插座和管理子系统（跳线架）间的连接，将用户工作区引至管理子系统，并为用户提供一个符合国际标准，满足语音及高速数据传输要求的信息点出口。该子系统由一个工作区的信息插座开始，经水平布置到管理区的内侧配线架的线缆所组成。

3、管理子系统（Administration)：本子系统由交连、互连配线架组成。管理间为连接其它子系统提供连接手段。交连和互连允许将通讯线路定位或重定位到建筑物的不同部分，以便能更容易地管理通信线路，使在移动终端设备时能方便地进行插拔。互连配线架根据不同的连接硬件分楼层配线架（箱）IDF和总配线架（箱）MDF，IDF可安装在各

楼层的干线接线间，MDF一般安装在设备机房。

4、垂直干线子系统（Backbone)：目的是实现计算机设备、程控交换机（PBX）、控制中心与各管理子系统间的连接，是建筑物干线电缆的路由。该子系统通常是两个单元之间，特别是在位于中央点的公共系统设备处提供多个线路设施。系统由建筑物内所有的垂直干线多对数电缆及相关支撑硬件组成，以提供设备间总配线架与干线接线间楼层配线架之间的干线路由。常用介质是大对数双绞线电缆和光缆。

5、设备室子系统（Equipment)：本子系统主要是由设备间中的电缆、连接器和有关的支撑硬件组成，作用是将计算机、PBX、摄像头、监视器等弱电设备互连起来并连接到主配线架上。设备包括计算机系统、网络集线器（Hub）、网络交换机（Switch）、程控交换机（PBX）、音响输出设备、闭路电视控制装置和报警控制中心等。

6、建筑群子系统（Campus)：该子系统将一个建筑物的电缆延伸到建筑群的另外一些建筑物中的通信设备和装置上，是结构化布线系统的一部分，支持提供楼群之间通信所需的硬件。它由电缆、光缆和入楼处的过流过压电气保护设备等相关硬件组成，常用介质是光缆。

第5题

单选题

某公司拟开发一个地面清洁机器人。机器人的控制者首先定义清洁任务和任务之间的关系，机器人接受任务后，需要响应外界环境中触发的一些突发事件，根据自身状态进行动态调整，最终自动完成任务。针对上述需求，该机器人应该采用（ ）架构风格最为合适。

A.面向对象

B.主程序-子程序

C.规则系统

D.管道-过滤器

【解析】 正确答案：C。

规则系统属于虚拟机风格的一种，在本题中要求机器人的控制者首先定义清洁任务和任务之间的关系，然后由机器人执行，这说明机器人能对自定义的一些逻辑进行解析，这

是虚拟机风格的一大特色。

第6题

单选题

处理流程设计是系统设计的重要内容。以下关于处理流程设计工具的叙述中，不正确的是（ ）。

A.程序流程图（PFD）用于描述系统中每个模块的输入，输出和数据加工

B.N-S图容易表示嵌套关系和层次关系，并具有强烈的结构化特征

图的主体是处理过程说明，可以采用流程图、判定树/表等来进行描述

D.问题分析图（PAD）包含5种基本控制结构，并允许递归使用

【解析】 正确答案：A。

用于描述系统中每个模块的输入，输出和数据加工的图是IPO图，而非程序流程图。

第7题

单选题

以下关于第三方认证服务的叙述中，正确的是（ ）。

os认证服务中保存数字证书的服务器叫CA

B.第三方认证服务的两种体制分别是Kerberos和PKI

体制中保存数字证书的服务器叫KDC

os的中文全称是“公钥基础设施”

【解析】 正确答案：B。

目前最常用的第三方认证服务包括：PKI/CA 和Kerberos。PKI/CA是基于非对称密钥体系的，Kerberos是基于对称密钥体系的。

PKI （ Public Key Infrastructure ）指的是公钥基础设施。 CA （ Certificate

Authority ）指的是认证中心。 PKI 从技术上解决了网络通信安全的种种障碍。 CA 从运营、管理、规范、法律、人员等多个角度来解决了网络信任问题。由此，人们统称为“ PKI/CA ”。从总体构架来看， PKI/CA 主要由最终用户、认证中心和注册机构来组

成。

Kerberos 是一种网络认证协议，其设计目标是通过密钥系统为客户机 / 服务器应用程序提供强大的认证服务。该认证过程的实现不依赖于主机操作系统的认证，无需基于主机地址的信任，不要求网络上所有主机的物理安全，并假定网络上传送的数据包可以被任意地读取、修改和插入数据。在以上情况下， Kerberos 作为一种可信任的第三方认证服务，是通过传统的密码技术（如：共享密钥）执行认证服务的。

认证过程具体如下：客户机向认证服务器（AS）发送请求，要求得到某服务器的证书，然后 AS 的响应包含这些用客户端密钥加密的证书。证书的构成为： 1) 服务器

“ticket” ； 2) 一个临时加密密钥（又称为会话密钥 “session key”） 。客户机将 ticket （包括用服务器密钥加密的客户机身份和一份会话密钥的拷贝）传送到服务器上。会话密钥可以（现已经由客户机和服务器共享）用来认证客户机或认证服务器，也可用来为通信双方以后的通讯提供加密服务，或通过交换独立子会话密钥为通信双方提供进一步的通信加密服务。

KDC（密码学中的密钥分发中心）是密钥体系的一部分，旨在减少密钥体制所固有的交换密钥时所面临的风险。

KDC在kerberos中通常提供两种服务：Authentication Service （AS）认证服务和Ticket-Granting Service （TGS）：授予票据服务。

第8题

单选题

某服务器软件系统能够正确运行并得出计算结果，但存在“系统出错后不能在要求的时间内恢复到正常状态”和“对系统进行二次开发时总要超过半年的时间”两个问题，上述问题依次与质量属性中的（ ）相关。

A.可用性和性能

B.性能和可修改性

C.性能和可测试性

D.可用性和可修改性

【解析】 正确答案：D。

本题主要考查软件质量属性的判断与应用。“系统出错后不能在要求的时间内恢复到正常状态”，这是对系统错误恢复能力的描述，属于系统可用性的范畴。“对系统进行二次开发时总要超过半年的时间”，这是对系统进行调整和维护方面能力的描述，属于系统可修改性的范畴。

第9题

案例题

请详细阅读有关嵌入式软件架构设计方面的描述，回答问题1和问题2。

【说明】

在嵌入式系统中，软件采用开放式架构已成为新的发展趋势。软件架构设计的优劣将直接影响软件的重用和移植能力。

某软件公司主要从事宇航领域的嵌入式软件研发工作。经二十多年的发展，其软件产品已被广泛应用于各种航天飞行器中。该公司积累了众多成熟软件，但由于当初没有充分考虑软件的架构，原有软件无法被再利用，为适应嵌入式软件技术发展需要，该公司决策层决定成立宇航嵌入式软件开放式架构研究小组，为公司完成开放式架构的定义与设计，确保公司软件资源能得到充分利用。

研究小组查阅了大量的国外资料和标准，最终将研究重点集中在了SAE AS4893《通用开放式架构（GOA）框架》标准，图3-1给出了GOA定义的架构图。

图3-1 GOA开放式架构

【问题1】（9分）

请用300字以内的文字简要说明开放式架构的四个基本特点。

【问题2】（16分）

如图3-1所示，GOA框架规定了软件、硬件和接口的结构，以在不同应用领域中实现系统功能。GOA框架规定了一组接口，其重要特点是建立了关键组件及组件间接口关系，这些接口的确定可用于支持软件的可移植性和可升级性，以满足功能的增加和技术的更新要求。除操作系统服务与扩展操作系统之间的接口（3X）外，GOA将其它接口分为两类：即直接接口（iD（i=1，2，3，…））和逻辑接口（iL（i=1，2，3，…）），直接接口定义了信息传输方式；逻辑接口定义了对等数据交换的要求，逻辑接口没有定义真

正的信息传输方式，其传输发生在一个或多个直接接口。根据图3-1所标注的接口在框架中的具体位置，请填写表3-1的（1）～（8）处空白。

表GOA中的接口与功能

3-1

【解析】 正确答案：【问题1】

开放架构应具有以下4个基本特点：

① 可移植性。各种计算机应用系统可在具有开放架构特性的各种计算机系统间进行移植，不论这些计算机是否同种型号、同种机型。

② 可互操作性。如计算机网络中的各结点机都具有开放架构的特性，则该网上各结点机间可相互操作和资源共享。

③ 可剪裁性。如某个计算机系统是具有开放架构特性的，则在该系统的低档机上运行的应用系统应能在高档机上运行，原在高档机上运行的应用系统经剪裁后也可在低档机上运行。

④ 易获得性。在具有开放架构特性的机器上所运行的软件环境易于从多方获得，不受某个来源所控制。

【问题2】

表3-1 GOA中的接口与功能。

本题主要考查嵌入式软件开放式架构的理解与掌握。

【问题1】

本问题主要考查开放架构的基本特点。开放架构于20世纪80年代初提出，与开放系统概念的提出和实现密切相关。它的发展是为了适应更大规模地推广计算机的应用和计算机网络化的需求，现仍处于继续发展和完善之中。开放架构具有应用系统的可移植性和可剪裁性、网络上各结点机间的互操作性和易于从多方获得软件的体系结构。

开放架构有四个基本特点：

① 可移植性。各种计算机应用系统可在具有开放架构特性的各种计算机系统间进行移植，不论这些计算机是否同种型号、同种机型。

② 可互操作性。如计算机网络中的各结点机都具有开放架构的特性，则该网上各结点机间可相互操作和资源共享。

③ 可剪裁性。如某个计算机系统是具有开放架构特性的，则在该系统的低档机上运行的应用系统应能在高档机上运行，原在高档机上运行的应用系统经剪裁后也可在低档机上运行。

④ 易获得性。在具有开放架构特性的机器上所运行的软件环境易于从多方获得，不受某个来源所控制。

【问题2】

本问题主要考查SAE AS4893《通用开放式架构（GOA）框架》标准的理解与掌握。考生需要在对题干描述以及示意图进行认真解读的基础上填写空白。

根据题干描述，GOA框架规定了软件、硬件和接口的结构，以在不同应用领域中实现系统功能。GOA框架规定了一组接口，其重要特点是建立了关键组件及组件间接口关系，这些接口的确定可用于支持软件的可移植性和可升级性，以满足功能的增加和技术的更新要求。除操作系统服务与扩展操作系统之间的接口（3X）外，GOA将其它接口分为两类：即直接接口（iD（i=1，2，3，…））和逻辑接口（iL（i=1，2，3，…）），直接接口定义了信息传输方式；逻辑接口定义了对等数据交换的要求，逻辑接口没有定义真正的信息传输方式，其传输发生在一个或多个直接接口。

根据上述提示，可以看出：

4D的功能是为任何处理机中的服务功能提供各应用软件互操作服务的接口（应用到系统服务的直接接口）。

1L的功能是一组对等的物理资源之间数据交换接口/协议的要求组成的接口，它能实现通信链路物理资源访问（物理资源逻辑接口）。

3D的功能是一组软件（操作系统）访问硬件资源的服务接口。该组接口为软件与硬件资

源之间定义了一个边界（系统服务到资源访问直接接口）。

4L的功能是提供在任何处理机中应用软件与其他应用软件之间的接口。也包括不同系统间的应用软件之间的接口（应用逻辑接口）。

3L的功能是在同一个或不同的处理机之间，为处理机中的系统服务提供逻辑服务和远程服务的接口（系统服务逻辑接口）。

2L的功能是根据对等信息/数据交换要求。在同一处理机或不同处理机间，资源访问服务之间的对等操作服务的接口（资源访问服务逻辑接口）。

2D的功能是：由服务于硬件指令机制和寄存器使用的资源访问服务组成的接口（资源服务到物理资源直接接口）。

第10题

单选题

以下关于嵌入式系统开发的叙述，正确的是（ ）。

A.宿主机与目标机之间只需要建立逻辑连接

B.宿主机与目标机之间只能采用串口通信方式

C.在宿主机上必须采用交叉编译器来生成目标机的可执行代码

D.调试器与被调试程序必须安装在同一台机器上

【解析】 正确答案：C。

在嵌入式系统开发中，由于嵌入式设备不具备足够的处理器能力和存储空间，程序开发一般用PC（宿主机）来完成，然后将可执行文件下载到嵌入式系统（目标机）中运行。

当宿主机与目标机的机器指令不同时，就需要交叉工具链（指编译、汇编、链接等一整套工具）。

第11题

单选题

在实时操作系统中，两个任务并发执行，一个任务要等待另一个任务发来消息，或建立某个条件后再向前执行，这种制约性合作关系被称为任务的（ ）。

A.同步

B.互斥

C.调度

D.执行

【解析】 正确答案：A。

同步（英语：Synchronization），指在一个系统中所发生的事件（event），之间进行协调，在时间上出现一致性与统一化的现象。

在本题中，一个任务要等待另一个任务发来消息，这就是一种同步协调机制。

第12题

单选题

峰值MIPS（每秒百万次指令数）用来描述计算机的定点运算速度，通过对计算机指令集中基本指令的执行速度计算得到。假设某计算机中基本指令的执行需要5个机器周期，每个机器周期为3微秒，则该计算机的定点运算速度为（ ）MIPS。

A.8

B.15

C.0.125

D.0.067

【解析】 正确答案：D。

本题主要考查考生对计算机的定点运算速度描述的理解与掌握。根据题干描述，假设某计算机中基本指令的执行需要5个机器周期，每个机器周期为3微秒，则该计算机每完成一个基本指令需要5*3=15微秒，根据峰值MIPS的定义，其定点运算速度为

1/15=0．067MIPS，特别需要注意单位“微秒”和“百万指令数”，在计算过程中恰好抵消。

第13题

单选题

以下关于嵌入式系统开发的叙述，正确的是（ ）。

A.宿主机与目标机之间只需要建立逻辑连接

B.宿主机与目标机之间只能采用串口通信方式

C.在宿主机上必须采用交叉编译器来生成目标机的可执行代码

D.调试器与被调试程序必须安装在同一台机器上

【解析】 正确答案：C。

在嵌入式系统开发中，由于嵌入式设备不具备足够的处理器能力和存储空间，程序开发一般用PC（宿主机）来完成，然后将可执行文件下载到嵌入式系统（目标机）中运行。

当宿主机与目标机的机器指令不同时，就需要交叉工具链（指编译、汇编、链接等一整套工具）。

第14题

单选题

以下关于IPv6的论述中，正确的是（ ）。

6数据包的首部比IPv4复杂

6的地址分为单播、广播和任意播3种

6的地址长度为128比特

D.每个主机拥有唯一的IPv6地址

【解析】 正确答案：C。

IPv4的头部比IPv6复杂，如图所示。

IPv6寻址模式分为三种，即单播地址、组播地址和泛播地址。

通常一台IPv6主机有多个IPv6地址，即使该主机只有一个单接口。一台IPv6主机可以同时拥有以下几种单点传送地址：

每个接口的链路本地地址；

每个接口的单播地址（可以是一个站点本地地址和一个或多个可聚集全球地址）；

回环（loopback)接口的回环地址（：：1)；

此外，每台主机还需要时刻保持收听以下多点传送地址上的信息；

节点本地范围内所有节点组播地址（FFOUh?链路本地范围内所有节点组播地址(FF02::1)；

请求节点（solicited-node)组播地址（如果主机的某个接口加入请求节点组；

组播组组播地址（如果主机的某个接U加人任何组播组）。

第15题

单选题

随着业务的增长，信息系统的访问量和数据流量快速增加，采用负载均衡（Load Balance）方法可避免由此导致的系统性能下降甚至崩溃。以下关于负载均衡的叙述中，错误的是（ ）。

A.负载均衡通常由服务器端安装的附加软件来实现

B.负载均衡并不会增加系统的吞吐量

C.负载均衡可在不同地理位置、不同网络结构的服务器群之间进行

D.负载均衡可使用户只通过一个IP地址或域名就能访问相应的服务器

【解析】 正确答案：B。

负载均衡（LoadBalance）建立在现有网络结构之上，它提供了一种廉价、有效、透明的方法，来扩展网络设备和服务器的带宽、增加吞吐量、加强网络数据处理能力、提高网络的灵活性和可用性。

负载均衡有两方面的含义：首先，大量的并发访问或数据流量分担到多台节点设备上分别处理，减少用户等待响应的时间；其次，单个重负载的运算分担到多台节点设备上做并行处理，每个节点设备处理结束后，将结果汇总，返回给用户，系统处理能力得到大幅度提高。

第16题

单选题

若操作系统文件管理程序正在将修改后的（ ）文件写回磁盘时系统发生崩溃，对系统的影响相对较大。

A.用户数据

B.用户程序

C.系统目录

D.空闲块管理

【解析】 正确答案：C。

本题考查操作系统基本概念。操作系统为了实现“按名存取”，必须为每个文件设置用于描述和控制文件的数据结构，专门用于文件的检索，因此至少要包括文件名和存放文件的物理地址，该数据结构称为文件控制块（File Control Block，FCB），文件控制块的有序集合称为文件目录，或称系统目录文件。若操作系统正在将修改后的系统目录文件写回磁盘时系统发生崩溃，则对系统的影响相对较大。

第17题

案例题

阅读以下有关表现层设计方面的说明，在答题纸上回答问题1至问题3。

【说明】

某商业银行欲开发一套个人银行系统，为用户提供常见的金融服务，包括转账、查询、存款变更和个人信息管理等功能。该软件除了业务需求外，还有一些特殊的表现层需求：

（1）根据用户级别的不同，界面和可用功能是不同的；

（2）支持Web、Windows、手机App等多种不同类型的界面；

（3）考虑到将来功能的扩展，需要系统支持界面的定制以及动态生成等功能，以降低系统维护和新功能发布的成本。

经过对需求的讨论，该银行初步决定采用MVC模式设计该个人银行系统的表现层，采用XML作为GUI的描述语言，并应用XML的界面管理技术来实现灵活的界面配置、界面动态生成和界面定制。

【问题1】（9分）

MVC模式强制性地将一个应用处理流程按照模型、视图、控制的方式进行分离，三者的协作关系如图4-1所示。

图MVC设计模式

4-1

请填写图4-1中的（1）～（3），并简要说明在该个人银行系统中采用MVC模式对界面设计的作用。

【问题2】（4分）

请从设计模式的角度，简要说明设计方案采用XML作为GUI描述语言的机制。

【问题3】（12分）

基于XML的界面管理技术可实现灵活的界面配置、界面动态生成和界面定制，其思路是用XML生成配置文件及界面所需的元数据，按不同需求生成界面元素及软件界面，其技术框图如图4-2所示。

图4-2 基于XML的界面管理技术框架

请将恰当的内容填入图4-2中的（1）～（3），并简要解释说明其含义。

【解析】 正确答案：【问题l】

（1）选择视图 （2）业务视图 （3）状态查询

MVC模式对该个人银行系统的作用：

（1）允许多种界面的扩展，视图的变更与增加，与模型无关；

（2）易于维护，控制器和视图随着模型的扩展而扩展，只要保持公共接口，控制器和视图的旧版本可以继续使用；

（3）可支持功能强大的用户界面。

【问题2】

从设计模式的角度来说，整个XML表现层解析的机制是一种策略模式。在调用显示GUI时，不是直接调用特定的表现技术的API，而是装载GUI对应的XML配置文件，然后根据特定的表现技术的解析器解析XML，得到GUI视图实例对象。这样，对于GUI开发人员来说，GUI视图只需要维护一套XML文件即可。

【问题3】

（1）界面定制模块

（2）界面动态生成模块

（3）界面配置模块

界面配置是对用户界面的静态定义，通过读取配置文件的初始值对界面配置。由界面配置对软件功能进行裁剪、重组和扩充，以实现特殊需求。

界面定制是对用户界面的动态修改过程，在软件运行过程中，用户可按需求和使用习惯，对界面元素（如菜单、工具栏、键盘命令）的属性（如文字、图标、大小、位置等）进行修改。软件运行结束，界面定制的结果被保存。

系统通过 DOM API 读取XML 配置文件的表示层信息（初始界面大小、位置等），通过数据存取类读取数据库中的数据层信息，运行时由界面元素动态生成界面。界面配置和定制模块在软件运行前后，修改配置文件，更改界面内容。。

本题考查MVC模式以及XML技术的应用。

MVC全名是Model View Controller，是模型(model)－视图(view)－控制器(controller)的缩写，一种软件设计典范，用一种业务逻辑、数据、界面显示分离的方法组织代码，将业务逻辑聚集到一个部件里面，在改进和个性化定制界面及用户交互的同时，不需要重新编写业务逻辑。

Model（模型）是应用程序中用于处理应用程序数据逻辑的部分。通常模型对象负责在数据库中存取数据。

View（视图）是应用程序中处理数据显示的部分。通常视图是依据模型数据创建的。

Controller（控制器）是应用程序中处理用户交互的部分。通常控制器负责从视图读取数据，控制用户输入，并向模型发送数据。

MVC 分层有助于管理复杂的应用程序，因为您可以在一个时间内专门关注一个方面。例如，您可以在不依赖业务逻辑的情况下专注于视图设计。同时也让应用程序的测试更加容易。

MVC 分层同时也简化了分组开发。不同的开发人员可同时开发视图、控制器逻辑和业务逻辑。

有了上面的介绍与图示，已经可以解决问题1了。

问题2与问题3属于概念性问题，具体情况请参看参考答案。

第18题

单选题

一个大型软件系统的需求通常是会发生变化的。以下关于需求变更策略的叙述中，错误的是（ ）。

A.所有需求变更必须遵循变更控制过程

B.对于未获得核准的变更，不应该做变更实现工作

C.完成了对某个需求的变更之后，就可以删除或者修改变更请求的原始文档

D.每一个集成的需求变更必须能追溯到一个经核准的变更请求

【解析】 正确答案：C。

一个大型软件系统的需求通常是会发生变化的。在进行需求变更时，可以参考以下

的需求变更策略：

（1）所有需求变更必须遵循变更控制过程；

（2）对于未获得批准的变更，不应该做设计和实现工作；

（3）变更应该由项目变更控制委员会决定实现哪些变更；

（4）项目风险承担者应该能够了解变更数据库的内容；

（5）决不能从数据库中删除或者修改变更请求的原始文档；

（6）每一个集成的需求变更必须能跟踪到一个经核准的变更请求。

第19题

单选题

以下关于域名服务器的叙述，错误的是（ ）。

A.本地缓存域名服务不需要域名数据库

B.顶级域名服务器是最高层次的域名服务器

C.本地域名服务器可以采用递归查询和迭代查询两种查询方式

D.权限服务器负责将其管辖区内的主机域名转换为该主机的IP地址

【解析】 正确答案：B。

本题考查域名服务器及相关技术。

可提供域名服务的包括本地缓存、本地域名服务器、权限域名服务器、顶级域名服务器以及根域名服务器。DNS主机名解析的查找顺序是，先查找客户端本地缓存，如果没有成功，则向DNS服务器发出解析请求。

本地缓存是内存中的一块区域，保存着最近被解析的主机名及其IP地址映像。由于解析程序缓存常驻内存中，所以比其他解析方法速度快。

当一个主机发出DNS查询报文时，这个查询报文就首先被送往该主机的本地域名服务器。本地域名服务器离用户较近，当所要查询的主机也属于同一个本地ISP时，该本地域名服务器立即就能将所查询的主机名转换为它的IP地址，而不需要再去询问其他的域名服务器。

每一个区都设置有域名服务器，即权限服务器，它负责将其管辖区内的主机域名转换为该主机的IP地址。在其上保存有所管辖区内的所有主机域名到IP地址的映射。

顶级域名服务器负责管理在本顶级域名服务器上注册的所有二级域名。当收到DNS查询请求时，能够将其管辖的二级域名转换为该二级域名的IP地址。或者是下一步应该找寻的域名服务器的IP地址。

根域名服务器是最高层次的域名服务器。每一个根域名服务器都要存有所有顶级域名服务器的IP地址和域名。当一个本地域名服务器对一个域名无法解析时，就会直接找到根域名服务器，然后根域名服务器会告知它应该去找哪一个顶级域名服务器进行查询。

第20题

案例题

阅读以下关于软件系统数据架构建模的说明，在答题纸上回答问题1至问题3。

【说明】

RMO是一家运动服装制造销售公司，计划在五年时间内将销售区域从华南地区扩展至全国范围。为了扩大信息技术对于未来业务发展的价值，公司邀请咨询顾问帮助他们制订战略信息系统规划。经过评审，咨询顾问给出的战略规划要点之一是建立客户关系支持系统CRSS。RMO公司决定由其技术部成立专门的项目组负责CRSS的开发和维护工作。

项目组在仔细调研和分析了系统需求的基础上，确定了基于互联网的CRSS系统架构。但在确定系统数据架构时，张工认为应该采用集中式的数据架构，给出的理由是结构简

单、易维护且开发及运行成本低；而刘工建议采用分布式的数据架构，并提出在开发中通过“局部数据库+缓存”的读写分离结构实现，具有较好的运行性能和可扩展性。

项目组经过集体讨论，考虑到公司的未来发展规划，最终采用了刘工的建议。

【问题1】（8分）

请用300字以内的文字，说明张工和刘工提出的数据架构的基本思想。

【问题2】（13分）

在刘工建议的基础上，为了避免CRSS系统的单点故障，请用200字以内文字简要说明如何建立CRSS的数据库系统；对于数据的读取、添加、更改和删除操作分别如何实现。

【问题3】（4分）

RMO公司销售区域将在未来五年大面积扩展，其潜在客户数量也会因此大幅度增加，所以良好的可扩展性是CRSS系统所必需的质量属性。请分别说明在集中式和分布式数据架构下，可以采用哪些方法提升系统的可扩展性。

【解析】 正确答案：【问题1】

（1）张工提出的集中式数据架构是由一个处理器、与它相关联的数据存储设备以及其他外围设备组成，它被物理地定义到单个位置。系统提供数据处理能力，用户可以在同样的站点上操作，也可以在地理位置隔开的其他站点上通过远程终端来操作。系统及其数据管理被某个或中心站点集中控制。

（2）刘工提出的分布式数据架构使用多个计算机系统上的多个局部数据库系统构成，数据可以在多个不同的局部数据库中进行传送，由不同的数据库管理系统软件进行管理，运行在多种不同的计算机上，支持多种不同的操作系统。这些机器位于（或分布在）不同的地理位置并通过多种通信网络连接在一起。企业数据可以分布在不同的计算机上，一个应用程序可以操作位于不同地理位置的机器上的数据。

【问题2】

读写分离架构利用了数据库的复制技术，将数据的读和写分布在不同的处理节点上，从而达到提高可用性和扩展性的目的。

CRSS的分布式数据库系统需要由多个局部数据库系统、多个热备份数据库系统和多个数据缓存组成。局部数据库负责数据的写入，多个热备份数据库系统用以解决单点故障的问题，数据缓存负责为应用提供所读取的数据。

（1）读取数据：应用访问缓存，如果命中则返回，否则从局部数据库系统中读取数据并将数据加载到缓存后返回。

（2）添加数据：采用延迟加载策略，应用将数据直接写入局部数据库。

（3）更改数据：应用更改局部数据库中的数据，将缓存中的数据标记为失效。

（4）删除数据：应用删除局部数据库中的数据，将缓存中的数据标记为失效。

【问题3】

张工提出的集中式数据架构通过向上扩展（Scale Up）提升系统的可扩展性。具体的实现方式包括硬件扩容（增加CPU数量、内存容量、磁盘数量）和硬件升级（更换为高端主机或高速磁盘等）。

刘工提出的分布式数据架构通过向外扩展（Scale Out）提升系统的可扩展性。具体的实现方式包括数据复制、数据垂直切分（或/和）水平切分、缓存和全文搜索。。

本题考查考生对于软件系统数据架构建模的掌握情况。

数据架构定义了信息系统中文件和数据库的分布结构。数据架构建模是以数据为中心，建模业务数据类型和结构，以及设计满足应用需求的数据库系统。传统以主机为中心的信息系统开发中，利用单个的数据库系统实现数据的集中式存储，物理上所有的数据位于同一个位置，构成的是一种集中式的数据架构；现代基于网络的分布式系统开发中，很少有组织会将其全部的数据存储在单个的数据库中，通常需要多个数据库系统组成，数据在这些数据库系统之间可以传送，由多个不同的数据库管理系统控制，构成的是一种分布式的数据架构。

【问题1】

集中式数据架构中，一个或多个局域网中的客户共享一个单独计算机系统中的单个数据库。系统提供数据处理能力，用户可以在同样的站点上操作，也可以在地理位置隔开的其他站点上通过远程终端来操作。系统及其数据管理被某个或中心站点集中控制。单个数据库服务器结构的主要优点就是简单、易维护开发及运行成本低；但由于所有的客户直接请求服务器，容易发生性能瓶颈，如果服务失败，单个服务器不能提供备份和恢复，所有依赖的应用程序都将不能工作。

分布式数据架构中，使用多个计算机系统以及用户能够访问远程系统的数据，数据可以在多个不同的数据库中进行传送，由不同的数据库管理系统软件进行管理，运行在多种不同的计算机上，支持多种不同的操作系统。这些机器位于（或分布在）不同的地理位置并通过多种通信网络连接在一起。企业数据可以分布在不同的计算机上，一个应用程

序可以操作位于不同地理位置的机器上的数据。多个数据库服务器结构的主要优点就是系统的容错能力和对广域网容量的需求有所降低，可以采用多种策略提升整个系统的服务质量；由于多个数据库系统分布在不同的网络节点上，位于不同位置的数据之间需要同步和协作，系统结构复杂、运行成本高并且维护困难。

在实际应用系统的数据架构建模中，应根据不同的应用需求选择集中式或分布式的数据架构。本题中由于RMO要扩展其销售区域，其潜在客户数量也会因此大幅度增加，所以良好的可扩展性是CRSS系统所必需的质量属性；并且由于其销售区域扩大后，系统中的数据会存储于不同的地理位置，所以采用分布式数据架构最为合理。

【问题2】

读写分离架构应用非常广泛，很多网站采用数据库+缓存的方式来实现。通过缓存层来承载大量的读访问，如广泛采用的Mencached，其自身往往不具备持久层存储的功能，通常和数据库一起组成分布式的数据架构，由数据库负责数据持久化存储和写入功能，缓存负责承载大量的并发访问，从而提高了系统的数据处理效率。要避免数据访问的单点故障，通常采用主数据库热备份的方式来实现。所以，要实现题目要求的分布式数据架构，需要多个局部数据库系统、多个热备份数据库系统和多个数据缓存组成。

读写分离结构中，应用读取数据时访问缓存，如果没有命中所需数据，则从主数据库中读取数据并写入缓存；对于新增、修改和删除操作，需要采用延迟加载的策略，新增时只修改主数据库，修改和删除时除了修改主数据库中的内容，还需要将缓存中的数据标记为失效。

【问题3】

传统的集中式数据架构中由于只有单个的数据库系统，所以要满足可扩展性的要求，更多的只能通过硬件的方式来实现。具体的实现方式包括硬件扩容（增加CPU/内存容量/磁盘数量）和硬件升级（更换高端主机或高速磁盘等）。

基于网络的分布式数据架构中由多个数据库系统共同组成，可以通过更改和优化数据分布来满足系统可扩展性的要求。具体的实现方式包括数据复制、数据垂直切分（或/和）水平切分、缓存和全文搜索。