系统架构设计师 模拟试题 系统架构设计师模拟题3.docx

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1、系统架构设计师模拟题3【简答题】某软件开发公司欲为某电子商务企业开发一个在线交易平台，支持客户完成网上购物活动中的在线交易。在系统开发之初，企业对该平台提出了如下要求：（1）在线交易平台必须在1s内完成客户的交易请求。（2）该平台必须保证客户个人信息和交易信息的安全。（3）当发生故障时，该平台的平均故障恢复时间必须小于10s。（4）由于企业业务发展较快，需要经常为该平台添加新功能或进行硬件升级。添加新功能或进行硬件升级必须在6小时内完成。针对这些要求，该软件开发公司决定采用基于架构的软件开发方法，以架构为核心进行在线交易平台的设计与实现。【问题1】软件质量属性是影响软件架构设计的重要因素。请用

2、200字以内的文字列举六种不同的软件质量属性名称，并解释其含义。【问题2】请对该在线交易平台的4个要求进行分析，用300字以内的文字指出每个要求对应何种软件质量属性；并针对每种软件质量属性，各给出2种实现该质量属性的架构设计策略。1、【问题1】常见的软件质量属性有多种，例如性能（Performance）、可用性（Availability）、可靠性（Reliability）、健壮性（Robustness）、安全性（Security）、可修改性（Modification）、可变性（Changeability）、易用性（Usability）、可测试性（Testability）、功能性（Functio

3、nality）和互操作性（Inter-operation）等。这些质量属性的具体含义是：（1）性能是指系统的响应能力，即要经过多长时间才能对某个事件做出响应，或者在某段时间内系统所能处理事件的个数。（2）可用性是系统能够正常运行的时间比例。（3）可靠性是指软件系统在应用或错误面前，在意外或错误使用的情况下维持软件系统功能特性的基本能力。（4）健壮性是指在处理或环境中，系统能够承受压力或变更的能力。（5）安全性是指系统向合法用户提供服务的同时能够阻止非授权用户使用的企图或拒绝服务的能力。（6）可修改性是指能够快速地以较高的性能价格比对系统进行变更的能力。（7）可变性是指体系结构经扩充或变更成为新

4、体系结构的能力。（8）易用性是衡量用户使用一个软件产品完成指定任务的难易程度。（9）可测试性是指软件发现故障并隔离、定位其故障的能力特性，以及在一定的时间和成本前提下，进行测试设计、测试执行的能力。（10）功能性是系统所能完成所期望工作的能力。（11）互操作性是指系统与外界或系统与系统之间的相互作用能力。【问题2】（1）在线交易平台必须在1s内完成客户的交易请求。该要求主要对应性能，可以采用的架构设计策略有增加计算资源、改善资源需求（减少计算复杂度等）、资源管理（并发、数据复制等）和资源调度（先进先出队列、优先级队列等）。（2）该平台必须严格保证客户个人信息和交易信息的保密性和安全性。该要求主

5、要对应安全性，可以采用的架构设计策略有抵御攻击（授权、认证和限制访问等）、攻击检测（入侵检测等）、从攻击中恢复（部分可用性策略）和信息审计等。（3）当发生故障时，该平台的平均故障恢复时间必须小于l0s。该要求主要对应可用性，可以采用的架构设计策略有Ping/Echo、心跳、异常和主动冗余等。（4）由于企业业务发展较快，需要经常为该平台添加新功能或进行硬件升级。添加新功能或进行平台升级必须在6小时内完成。该要求主要对应可修改性，可以采用的架构设计策略有软件模块泛化、限制模块之间通信、使用中介和延迟绑定等。答案：解析：本题考查考生对于质量属性及质量属性实现策略的掌握情况。【问题1】常见的软件质量属

6、性有多种，例如性能（Performance）、可用性（Availability）、可靠性（Reliability）、健壮性（Robustness）、安全性（Security）、可修改性（Modification）、可变性（Changeability）、易用性（Usability）、可测试性（Testability）、功能性（Functionality）和互操作性（Inter-operation）等。这些质量属性的具体含义是：（1）性能是指系统的响应能力，即要经过多长时间才能对某个事件做出响应，或者在某段时间内系统所能处理事件的个数。（2）可用性是系统能够正常运行的时间比例。（3）可靠性是指软件

7、系统在应用或错误面前，在意外或错误使用的情况下维持软件系统功能特性的基本能力。（4）健壮性是指在处理或环境中，系统能够承受压力或变更的能力。（5）安全性是指系统向合法用户提供服务的同时能够阻止非授权用户使用的企图或拒绝服务的能力。（6）可修改性是指能够快速地以较高的性能价格比对系统进行变更的能力。（7）可变性是指体系结构经扩充或变更成为新体系结构的能力。（8）易用性是衡量用户使用一个软件产品完成指定任务的难易程度。（9）可测试性是指软件发现故障并隔离、定位其故障的能力特性，以及在一定的时间和成本前提下，进行测试设计、测试执行的能力。（10）功能性是系统所能完成所期望工作的能力。（11）互操作性

8、是指系统与外界或系统与系统之间的相互作用能力。【问题2】本题主要结合实际案例，考查实现各种质量属性的策略。（1）在线交易平台必须在1s内完成客户的交易请求。该要求主要对应性能，可以采用的架构设计策略有增加计算资源、改善资源需求（减少计算复杂度等）、资源管理（并发、数据复制等）和资源调度（先进先出队列、优先级队列等）。（2）该平台必须严格保证客户个人信息和交易信息的保密性和安全性。该要求主要对应安全性，可以采用的架构设计策略有抵御攻击（授权、认证和限制访问等）、攻击检测（入侵检测等）、从攻击中恢复（部分可用性策略）和信息审计等。（3）当发生故障时，该平台的平均故障恢复时间必须小于l0s。该要求主

9、要对应可用性，可以采用的架构设计策略有Ping/Echo、心跳、异常和主动冗余等。（4）由于企业业务发展较快，需要经常为该平台添加新功能或进行硬件升级。添加新功能或进行平台升级必须在6小时内完成。该要求主要对应可修改性，可以采用的架构设计策略有软件模块泛化、限制模块之间通信、使用中介和延迟绑定等。【简答题】【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

10、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】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】 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

11、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】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。1、【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

12、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

13、，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 O

14、ut）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。答案：解析：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

15、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

16、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

17、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

18、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

19、制、数据垂直切分（或/和）水平切分、缓存和全文搜索。【简答题】某公司承担了一项宇航嵌入式设备的研制任务。本项目除对硬件设备环境有很高的要求外，还要求支持以下功能：（1）设备由多个处理机模块组成，需要时外场可快速更换（即LRM结构）；（2）应用软件应与硬件无关，便于软硬件的升级；（3）由于宇航嵌入式设备中要支持不同功能，系统应支持完成不同功能任务间的数据隔离；（4）宇航设备可靠性要求高，系统要有故障处理能力。公司在接到此项任务后，进行了反复论证，提出三层栈（TLS）软件总体架构，如图3-1所示，并将软件设计工作交给了李工，要求其在三周内完成软件总体设计工作，给出总体设计方案。【问题1】用150字

20、以内的文字，说明公司制定的TLS软件架构的层次特点，并针对上述功能需求（1）（4），说明架构中各层内涵。【问题2】在TLS软件架构的基础上，关于选择哪种类型的嵌入式操作系统问题，李工与总工程师发生了严重分歧。李工认为，宇航系统是实时系统，操作系统的处理时间越快越好，隔离意味着以时间作代价，没有必要，建议选择类似于VxWorks5.5的操作系统；总工程师认为，应用软件间隔离是宇航系统安全性要求，宇航系统在选择操作系统时必须考虑这一点，建议选择类似于Linux的操作系统。请说明两种操作系统的主要差异，完成表3-1中的空白部分，并针对本任务要求，用200字以内的文字说明你选择操作系统的类型和理由。表

21、3-1 两种操作系统的主要差异【问题3】故障处理是宇航系统软件设计中极为重要的组成部分。故障处理主要包括故障监视、故障定位、故障隔离和系统容错（重组）。用150字以内的文字说明嵌入式系统中故障主要分哪几类？并分别给出两种常用的故障滤波算法和容错算法。1、【问题1】TLS结构框架的主要特点：（1）应用软件仅与操作系统服务相关，不直接操作硬件。（2）操作系统通过模块支持原软件访问硬件，可与具体硬件无关。（3）模块支持层将硬件抽象成标准操作。（4）通过三层栈的划分可实现硬件的快速更改与升级，应用软件的升级不会引起硬件的变更。TLS结构框架的各层内涵是：（1）应用层主要完成宇航设备的具体工作，由多个功

22、能任务组成，各功能任务间的隔离由操作系统层实现。（2）操作系统层实现应用软件与硬件的隔离，为应用软件提供更加丰富的计算机资源服务。操作系统为应用软件提供标准的API接口（如POSIX），确保了应用软件的可升级性。（3）模块支持层为操作系统管理硬件资源提供统一管理方法，用一种抽象的标准接口实现软件与硬件的无关性，达到硬件的升级要求，便于硬件的外场快速更换。【问题2】两种操作系统的差异见下表。选择类似于Linux的嵌入式操作系统。理由如下：（1）Linux操作系统是一种安全性较强的操作系统。内核工作在系统态，应用软件工作在用户态，可以有效防止应用软件对操作系统的破坏。（2）Linux操作系统调度的

23、最小单位是线程，线程归属于进程，进程具有自己独立的资源。进程通过存储器管理部件（MMU）实现多功能应用间隔离。（3）嵌入式Linux操作系统支持硬件抽象，可有效实现TLS结构，并将硬件抽象与操作系统分离，可方便实现硬件的外场快速更换。【问题3】（1）嵌入式系统中故障主要分为： 硬件故障：如CPU、存储器和定时器等； 应用软件故障：如数值越界、异常和超时等； 操作系统故障：如越权访问、死锁和资源枯竭等。（2）滤波算法： 门限算法 递减算法 递增算法 周期滤波算法（3）容错算法： N+1备份 冷备 温备 热备答案：解析：本题考查嵌入式系统设计的概念，主要包括嵌入式软件体系结构的框架设计，提高宇航设

24、备可靠性的设计方法和掌握根据用户需求开展软件需求分析的手段。此类题目要求考生认真阅读题目对用户需求的描述，在分析、论证和概念设计的基础上，根据实例要求完善问题的解析。本题重点考查考生归纳问题、分析问题和解决问题的能力。本题首先给出用户针对宇航设备的4项功能要求：（1）设备由多个处理机模块组成，需要时外场可快速更换（即LRM结构）；（2）应用软件应与硬件无关，便于软硬件的升级；（3）由于宇航嵌入式设备中要支持不同功能，系统应支持完成不同功能任务间的数据隔离；（4）宇航设备可靠性要求高，系统要有故障处理能力。从4项要求分析看，第一项要求是考查考生的基础硬件知识，宇航设备应该由多个硬件模块组成，各个

25、模块承担着不同功能，外场可快速更换是指在实验现场（如机场、发射基地）能够用备份模块替换掉故障硬件模块，从而节省维修时间。此项要求是本题设计软件体系总体架构的基础，也是采用三层栈（TLS）的首要点。第二项要求是考查考生从软硬件升级方面理解三层栈（TLS）架构的优势，因为硬件要方便升级的基础是不会引起软件的更改（或极少更改），要想达到应用软件与硬件的无关性，必须采用操作系统实现硬件隔离。第三项要求是考查考生根据用户软件的技术要求，如何考虑操作系统的分析方法。要支持任务间的数据隔离，具有进程管理的操作系统最为合适，这里考查了考生必须深入了解什么是操作系统的进程概念。第四项要求是考查考生掌握设计高可靠

26、性设备通常采用的技术。如果考生理解了上述4个用户要求，就能容易地回答本题的三个问题。【问题1】本题给出的TLS结构框架主要通过硬件抽象，形成模块支持层软件，将操作系统对硬件资源的管理抽象成对一种逻辑上相关的抽象资源的管理，这样就将操作系统软件与硬件进行了分离。而应用软件访问硬件资源靠操作系统提供的服务进行，这样，应用软件仅仅和具体功能实现有关，而不需关心硬件配置。因此，TLS结构框架的主要特点可概述为以下4点：（1）应用软件仅与操作系统服务相关，不直接操作硬件。（2）操作系统通过模块支持原软件访问硬件，可与具体硬件无关。（3）模块支持层将硬件抽象成标准操作。（4）通过三层栈的划分可实现硬件的快

27、速更改与升级，应用软件的升级不会引起硬件的变更。基于这种思想，TLS结构框架实现了宇航设备中软件功能服务，这样考生就可以完整地叙述各层软件的设计内涵，即：（1）应用层主要完成宇航设备的具体工作，由多个功能任务组成，各功能任务间的隔离由操作系统层实现。（2）操作系统层实现应用软件与硬件的隔离，为应用软件提供更加丰富的计算机资源服务。操作系统为应用软件提供标准的API接口（如POSIX），确保了应用软件的可升级性。（3）模块支持层为操作系统管理硬件资源提供统一管理方法，用一种抽象的标准接口实现软件与硬件的无关性，达到硬件的升级要求，便于硬件的外场快速更换。【问题2】选择操作系统的依据是本题第三项的

28、用户要求，主要考查考生对目前常用的嵌入式操作系统的了解程度。第一小问的表格给出的VxWorks和Linux两个操作系统是嵌入式系统常用的软件，两个软件在资源管理上存在本质区别，考生必须明确差异后，方能回答第二小问。两种操作系统的差异如下表所示。通过比较，显然选用类似于Linux的嵌入式操作系统适用本题要求。理由包括三点：（1）Linux操作系统是一种安全性较强的操作系统。内核工作在系统态，应用软件工作在用户态（这点是系统安全性要求），可以有效防止应用软件对操作系统的破坏。（2）Linux操作系统调度的最小单位是线程，线程归属于进程，进程具有自己独立的资源。进程通过存储器管理部件（MMU）实现多

29、功能应用间隔离。（3）嵌入式Linux操作系统支持硬件抽象，可有效实现TLS结构，并将硬件抽象与操作系统分离，可方便实现硬件的外场快速更换。【问题3】作为宇航系统的嵌入式设备，硬软件故障是宇航系统最为关注的内容，根据宇航系统的特点和系统组成，故障一般分为三类，即硬件故障、应用软件故障和操作系统故障，在设计中，应考虑这三类故障的处理方法。硬件故障一般包括CPU运算错误、存储器访问越界错误、MMU配置错误、定时器计数错误和内总线错误等；应用软件故障一般包括计算越界、除0、溢出和超时等各种异常情况；操作系统故障一般包括越权访问、死锁、资源枯竭、调度超时、配置越界和操作系统异常等。一般情况下，宇航系统

30、的故障分为瞬态故障和永久故障，瞬态故障是指偶然发生的错误，而永久故障是指发生后不可消失的错误。在容错系统中，故障一般是由瞬态故障向永久故障转变，将鉴别瞬态故障和永久故障的算法称为滤波算法。在嵌入式实时系统中，常用的滤波算法包括门限算法、递减算法、递增算法和周期滤波算法等。故障的鉴别目的是实现宇航系统的容错与重构。常用的容错算法是N+1备份、冷备、温备和热备。N+1备份是指N个通用模块之一的任何一个模块发生故障后，将故障模块的任务迁移到备份模块运行；冷备、温备和热备是三种备份方式，可根据宇航系统的总体备份时间或重要程度安排不同的备份算法。【简答题】某电子商务公司的主要业务是书籍、服装、家电和日用

31、品的在线销售。随着公司业务发展和用户规模的不断扩大，现有的网上交易系统无法正常处理日益增大的请求流量，公司决策层决定升级其网上交易系统。在对该系统的升级方案进行设计和讨论时，公司的系统分析师王工提出采用基于高性能主机系统的方法进行系统升级，另外一位系统分析师李工则提出采用基于负载均衡集群的方法进行系统升级。公司的分析师和架构师对这两种思路进行讨论与评估，最终采纳了李工的方法。【问题 1】请从系统的可用性、可伸缩性和应用特点三个方面说明公司为何没有采用王工提出的方法。【问题 2】负载均衡通常分为传输层负载均衡和应用层负载均衡两类。请基于这种分类方式，说明基于 DNS 的负载均衡方法和基于 HTT

32、P 重定向服务器的负载均衡方法分别属于哪类负载均衡方法，并用200字以内的文字说明这两种方法实现负载均衡的方式。【问题 3】在确定使用基于负载均衡集群的系统升级方法后，李工给出了一个基于LVS（Linux Virtual Server）的负载均衡集群实现方案。公司的系统分析师在对现有系统进行深入分析的基础上，认为以下两个实际情况对升级方案影响较大，需要对该方案进行改进。1. 系统需要为在线购物提供购物车功能，用来临时存放选中的产品。2. 系统需要保证向所有的VIP 用户提供高质量的服务。针对上述描述，首先说明每种情况分别会引入哪些与负载均衡相关的问题，并用 200字以内的文字说明针对不同的问题

33、，应该如何改进李工的解决方案。1、【问题1】王工提出的方案是采用高性能的主机系统实现系统升级。从可用性角度看，采用高性能的主机系统很难实现系统的冗余机制，当发生故障后会导致整个系统会失去响应能力，从而无法保证系统的高可用性；从可伸缩性角度看，采用高性能的主机系统，升级服务器的成本与获得的相应能力不成比例，整个系统的可扩展性较差；从应用特点来看，Internet中的Web应用绝大多数是简单任务、高强度的并发处理，而主机系统只是对于复杂单一任务和有限的并发处理具有高性能，不能同时处理大量的并发请求。因此，公司没有采用王工的方案。【问题2】 基于DNS的负载均衡属于传输层负载均衡技术，其主

34、要原理是在DNS服务器中为同一个主机名配置多个地址，在应答DNS查询时，DNS服务器对每个查询将以DNS文件中主机记录的IP地址按顺序返回不同的解析结果，将客户端的访问引导到不同的节点上去，使得不同的客户端访问不同的节点，从而达到负载均衡的目的。基于HTTP重定向服务器的负载均衡属于应用层负载均衡技术，其主要原理是服务器使用HTTP重定向指令，将一个客户端重新路由到另一个位置。服务器返回一个重定向响应，而不是返回请求的对象。客户端确认新地址然后贡发请求，从而达到负载均衡的目的。【问题3】第一种情况的描述说明系统需要提供应用会话数据支持。通常采用会话服务器机制在服务器端存放应用会话数据。但需要注

35、意的是，应用会话数据大多数情况下是不可恢复的，因此采用支持应用会话数据容错的解决方案非常重要。第二种情况的描述要求保证特定用户的服务质量。当数据量不断增长时，由于在会话服务器或缓存服务器，业务服务器和会话（或缓存）服务器之间可能会反复移动较大量的数据，从而无法保证服务质量。因此，通常的做法是基于应用层负载均衡器实现客户端联系，将某个客户端的所有请求转发到相同的服务器，使得一个用户会话的所有请求被同一服务器实例处理，从而保证服务质量。答案：解析：本题考查的是Web应用系统设计、维护和升级的相关内容，主要考查系统负载均衡技术。【问题1】本问题考查Web应用系统升级时的方案选择问题。在Web应用中，

36、服务器的处理能力和IO已经成为提供应用服务的瓶颈。由于涉及的信息量非常大，用户访问频率也高，许多基于Web的大型应用系统每秒钟需要处理下百万个甚至更多的请求。显然单台服务器有限的性能难以解决这个问题。为了解决下述问题，采用高性能的主机系统（小型机或大型机）是可行的。但是，除了其价格昂贵、可扩展性差以外，这种主机系统在很多情况下也不能同时处理上百万个并发的请求。因为高速主机系统只是对于复杂单一任务和有限的并发处理显得高性能，而Internet中的Web应用绝大多数处理是简单任务、高强度并发处理。因此，即便有大量资金投入，采用高性能、高价格的主机系统，也不能满足Web应用的需要。【问题2】本问题主

37、要考查负载均衡技术的分类和两种具体方法的掌握。负载均衡技术是集群系统中一项重要技术，可以提高集群系统的整体处理能力，也提高了系统的可靠性，最终目标是加快集群系统的响应速度，提高客户端访问的成功概率。负载均衡通常分为传输层负载均衡和应用层负载均衡两类。基于DNS的负载均衡属于传输层负载均衡技术，其主要原理是在DNS服务器中为同一个主机名配置多个地址，在应答DNS查询时，DNS服务器对每个查询将以DNS文件中主机记录的IP地址按顺序返回不同的解析结果，将客户端的访问引导到不同的节点上去，使得不同的客户端访问不同的节点，从而达到负载均衡的目的。基于HTTP重定向服务器的负载均衡属于应用层负载均衡技术

38、，其主要原理是服务器使用HTTP重定向指令，将一个客户端重新路山到另一个位置。服务器返回一个重定向响应，而不是返回请求的对象。客户端确认新地址然后重发请求，从而达到负载均衡的目的。【问题3】主要考查负载均衡技术的实际应用。在实际应用中，通常会将传输层负载均衡方法与应用层负载均衡方法结合起来使用，以提高系统整体的性能、可用性和可靠性。题干描述中，第一种情况的描述说明系统需要提供应用会话数据支持。通常采用会话服务器（session server）机制在服务器端存放应用会话数据。但需要注意的是，应用会话数据大多数情况下是不可恢复的，因此采用支持应用会话数据容错的解决方案非常重要。第二种情况的描述要求

39、保证特定用户的服务质量。当数据量不断增长时，由于在会话服务器或缓存服务器，业务服务器和会话（或缓存）服务器之间可能会反复移动较大量的数据，从而无法保证服务质量。因此，通常的做法是基于应用层负载均衡器实现客户端联系（client affinity）将某个客户端的所有请求转发到相同的服务器上，使得一个用户会话的所有请求被同一服务器实例处理，从而保证服务质量。【简答题】某互联网销售企业需要建立自己的电子商务平台，将所有产品信息集中在一起，为用户提供全方位的产品信息检索服务。但产品供应商大多数已经建有自己的电子商务平台，且数据独立存储，而且数据格式和数据平台有较大差异，有的供应商甚至没有采用数据库来存

40、储商品信息。为此该企业专门成立专家组来论证其数据集成方案。李工提出采用集中式集成方式把产品供应商的数据集中在一起，采用数据仓库技术来实现与各家供应商的数据集成。而王工提出采用松耦合的联邦数据库集成方案。专家组经过激烈讨论，认为王工方案更为合理，建议采用王工提出的集成方案。【问题 1】请结合数据仓库和联邦数据库集成方案各自的特点，简要说明专家组采用王工提出的集成方案的原因。【问题 2】部分供应商的产品信息没有相应的数据库，而是直接嵌入在 WEB 页面中供用户浏览。数据集成时需要直接从供应商电子商务平台的网页上获取其产品信息。请简要给出此类数据集成的方法和基本步骤。【问题 3】在方案评审会上，项目

41、组针对李工和王工的方案展开了激烈的讨论。刘工指出两种方案在实施的过程中，都存在数据源之间的语义映射和转换问题，都会带来数据集成的不确定。请简要说明产生不确定的原因。1、【问题1】数据仓库集成是把多种来源的数据集中在一起，建立数据仓库，所有数据都驻留在单个数据库服务器上，配置大型处理器和存储容量。数据仓库主要用于决策支持，在数据处理过程中强调分析。其特点是：（1）集成的数据。（2）面向主题。（3）数据相对稳定。（4）包含历史信息。联邦数据库集成是把多个数据库系统联合在一起，构成"联邦数据库系统"，数据库之间通过接口查询，互相通信，数据分布在不同地方的计算机或数据库服务器上，通

42、过网络连接。其特点是：（1）联邦数据库提供集成的数据格式，对用户提供统一的访问，屏蔽了各个数据库的复杂性和分布情况，简化了开发数据库查询和对数据统一理解的工作。这种分布式的数据集成，更加符合应用系统的实际情况。（2）异构数据源不仅仅是数据库系统，通过中间件，可以扩展到传感器、文件和应用程序等。【问题2】此类数据往往是非结构化或者半结构化的，但同一个数据源往往有统一的页面模式，因此应该采用Web内容提取（挖掘文本挖掘）的集成方法来获取对应供应商的产品信息。其基本步骤为：（1）分析页面，确定其页面中的数据模式。（2）抓取页面，通过爬虫技术获取对应的网页。（3）特征提取与处理，获取相应数据。（4）数

43、据清洗，根据规则进行判断，抛弃异常数据。（5）数据转换，根据顶先定义好的语义映射关系，将数据转换为统一格式。【问题3】数据集成系统依靠模式映射来指明数据源中的数据和中介所用数据之间的语义关系，但映射过程中可能发生不确定性，其原因有：（1）数据源与中介模式之间的语义映射可能是近似的。（2）用户不熟悉模式或系统的域太宽，不能提供基于表单式的查询接口，需要使用关键字查询，但将关键字查询转换成一组候选的结构化查询时，会带来不确定性。（3）数据常常是使用信息获取技术从非结构化数据源获取的，而这些获取技术一般只是"大致可用"，所取得的数据可能是不确定的。答案：解析：本题主要考查数据集成

44、中的数据仓库方案和联邦数据库方案的内容。【问题1】本问题考查数据仓库和联邦数据库集成方案的基本概念。数据仓库集成是把多种来的数据集中在一起，建立数据仓库，所有数据都驻留在单个数据库服务器上，配置大型处理器和存储容量。数据仓库主要用于决策支持，在数据处理过程中强调分析。其特点是：集成的数据；面向主题；数据相对稳足；包含历史信息。但是此种集成方法中需要将数据源的数据转换为数据仓库中的语义，而且需要定期的数据复制和数据更新。数据源往往指的是数据库系统。联邦数据库集成是把多个数据库系统联合在一起，构成"联邦数据库系统"，数据之间通过接口查询，互相通信，数据分布在不同地方的计算机或数

45、据库服务器上，通过网络连接。其特点是：联邦数据库提供集成的数据格式，对用户提供统一的访问，屏蔽了各个数据库的复杂性和分布情况，简化了开发数据库查询和对数据统一理解的工作。这种分布式的数据集成，更加符合应用系统的实际情况。异构数据源不仅仅是数据库系统，通过中间件，可以扩展到传感器、文件和应用程序等。两种方式都需要将数据源中的数据语义转换为统一数据语义，这种转换往往存在不定性。【问题2】本问题考查Web内容提取或Web数据挖掘的相关知识。Web信息系统中的数据往住是非结构化或者半结构化的，但同一个数据源往往有统一的页面模式，但是其数据呈现是嵌入在页面中。因此需要采用Web内容提取（挖掘/文本挖掘）的集成方法来获取对应供应商的产品信息。其基本的步骤是：（1）分析页面，确定其页面中的数据模式。制定数据挖掘的特征和提取规则，编写特定的页面分析和数据提取程序。（2）抓取页面，通过爬虫技术获取对应的网页。将远端的页面下载到本地进行存储，为后续数据提取做准备。（3）特征提取与处理，获取相应数据，依据的原则是分析页面阶段所形成