软考系列（系统架构师）- 2019年系统架构师软考案例分析考点

试题一 软件架构（架构风格、质量属性）

【问题1】（13分）
针对用户级别与折扣规则管理功能的架构设计问题，李工建议采用面向对象的架构风格，而王工则建议采用基于规则的架构风格。请指出该系统更适合采用哪种架构风格，并从用户级别、折扣规则定义的灵活性、可扩展性和性能三个方面对这两种架构风格进行比较与分析，填写表1-1中的（1）~（3）空白处。

【问题2】（12分）
在架构评估过程中，质量属性效用树（utility tree)是对系统质量属性进行识别和优先级排序的重要工具。请将合适的质量属性名称填入图1-1中（1）、（2）空白处，并选择题干描述的（a）_{（1）填入（3）}（6）空白处，完成该系统的效用树。

试题二 系统开发（数据流图 实体、加工、数据流、系统流程图区别）

【问题1】（8分）
根据订餐管理系统功能说明，请在图2-1所示数据流图中给出外部实体E1 ~ E4和加工P1 ~ P4的具体名称。
【问题2】（8分）
根据数据流图规范和订餐管理系统功能说明，请说明在图2-1中需要补充哪些数据流可以构造出完整的0层数据流图。

【问题3】（9分）
根据数据流图的含义，请说明数据流图和系统流程图之间有哪些方面的区别。

(1)数据流图中的处理过程可并行；
系统流程图在某个时间点只能处于一个处理过程。
(2)数据流图展现系统的数据流；系统流程图展现系统的控制流。
(3)数据流图展现全局的处理过程，过程之间遵循不同的计时标准；
系统流程图中 处理过程遵循一致的计时标准。

试题三 嵌入式（信息物理系统三层概念，三类安全威胁）

【问题1】（9分）
通常CPS结构分为感知层、网络层和控制层，请用300字以内文字说明CPS的定义，并简要说明各层的含义。

信息物理系统（Cyber Physical Systems,CPS)作为计算进程和物理进程
的统一体，是集计算、通信与控制于一体的下一代智能系统。
信息物理系统通过人机交互接口实现和物理进程的交互，
使用网络化空间，以远程的、可靠的、实时的、安全的、协作的
方式操控一个物理实体。
感知层：主要由传感器、控制器和采集器等设备组成，
它属于信息物理系统中的末端设备。
网络层：主要是连接信息世界和物理世界的桥梁，
实现的是数据传输，为系统提供实时的网络服务，
保证网络分组传输的实时可靠。
控制层：主要是根据认知结果及物理设备传回来的数据进行相应的分析，
将相应的结果返回给客户端。

【问题3】（6分）
王工在提交的战略规划中指出：未来宇航领域装备将呈现网络化、智能化和综合化等特征，形成集群式的协同能力，安全性尤为重要。在宇航领域的CPS系统中，不同层面上都会存在一定的安全威胁。请用100字以内文字说明CPS系统会存在哪三类安全威胁，并对每类安全威胁至少举出两个例子说明。

(1)感知层安全威胁：感知数据破坏、信息窃听、节点捕获。
(2)网络层安全威胁：拒绝服务攻击、选择性转发、方向误导攻击。
(3)控制层安全威胁：用户隐私泄露、恶意代码、非授权访问。

试题四 数据库（读写并发操作、key/value方案探讨）

【问题1】（11分）
该系统使用过程中，由于同样的数据分别存在于数据库和缓存系统中，必然会造成数据同步或数据不一致性的问题。该企业团队为解决这个问题，提出了如下解决思路：应用程序读数据时，首先读缓存，当该数据不在缓存时,再读取数据库；应用程序写数据吋，先写缓存，成功后再写数据库；或者先写数据库，再写缓存。
王工认为该解决思路并未解决数据同步或数据不一致性的问题，请用100字以内的文字解释其原因。
王工给出了一种可以解决该问题的数据读写步骤如下：
读数据操作的基本步骤：
1.根据key读缓存；
2.读取成功则直接返回；
3.若key不在缓存中时，根据key(a)；
4.读取成功后，(b)；
5.成功返回。
写数据操作的基本步骤：
1.根据key值写©；
2.成功后(d)；
3.成功返回。
请填写完善上述步骤中（a）~（d）处的空白内容。

存在双写不一致问题，在写数据时，可能存在缓存写成功，数据库写失败，
或者反之，从而造成数据不一致。
当多个请求发生时，也可能产生读写冲突的并发问题。
(a)从数据库中读取数据或读数据库
(b)更新缓存中key值或更新缓存
(c)数据库
(d)删除缓存key或使缓存key失效或更新缓存（key值）

【问题2】（8分）
缓存系统一般以key/value形式存储数据，在系统运维中发现,部分针对缓存的杳询，未在缓存系统中找到对应的key,从而引发了大量对数据库服务器的查询请求，最严重时甚至导致了数据库服务器的宕机。
经过运维人员的深入分析，发现存在两种情况：
(1)用户请求的key值在系统中不存在时，会查询数据库系统，加大了数据库服务器的压力；
(2)系统运行期间，发生了黒客攻击，以大量系统不存在的随机key发起了査询请求，从而导致了数据库服务器的宕机。
经过研究，研发团队决定，当在数据库中也未查找到该key时，在缓存系统中为key设置空值，防止对数据库服务器发起重复查询。
请用100字以内文字说明该设置空值方案存在的问题，并给出解决思路。

存在问题：不在系统中的key值是无限的，如果均设置key值为空，
会造成内存资源的极大浪费，引起性能急剧下降。
解决思路：查询缓存之前，对key值进行过滤，
只允许系统中存在的key进行后续操作（例如采用key的bitmap进行过滤)。

【问题3】（6分）
缓存系统中的key—般会存在有效期，超过有效期则key失效；有时也会根据LRU算法将某些key移出内存。当应用软件查询key时，如key失效或不在内存，会重新读取数据库，并更新缓存中的key。
运维团队发现在某些情况下，若大量的key设置了相同的失效时间，导致缓存在同一时刻众多key同时失效，或者瞬间产生对缓存系统不存在key的大量访问，或者缓存系统重启等原因，都会造成数据库服务器请求瞬时爆量，引起大量缓存更新操作，导致整个系统性能急剧下降，进而造成整个系统崩溃。
请用100字以内文字，给出解决该问题的两种不同思路。

思路1:缓存失效后，通过加排它锁或者队列方式
控制数据库写缓存的线程数量，使得缓存更新串行化；
思路2:给不同key设置随机或不同的失效时间，
使失效时间的分布尽量均匀；
思路3:设置两级或多级缓存，避免访问数据库服务器。

试题五 Web应用（非功能性雷求、分布式架构图、Sql注入攻击）

【问题3】（7分）
该物流车辆管理系统需抵御常见的SQL注入攻击,请用200字以内的文字说明什么是SQL注入攻击，并列举出两种抵御SQL注入攻击的方式。

SQL注入攻击，就是通过把SQL命令插入到Web表单提交
或输入域名或页面请求的查询字符串，
最终达到欺骗服务器执行恶意的SQL命令。
可以通过以下方式抵御SQL注入攻击：
1.使用正则表达式；
2.使用参数化的过滤性语句；
3.检査用户输入的合法性；
4.用户相关数据加密处理；
5.存储过程来执行所有的查询；
6.使用专业的漏洞扫描工具。