软考系统架构师倒计时第2天
- 分片透明性:是指用户不必关心数据是如何分片的，它们对数据的操作在全局关系上进行，即如何分片对用户是透明的，因此，当分片改变时应用程序可以不变。分片透明性是最高层次的透明性，如果用户能在全局关系一级操作，则数据如何分布，如何存储等细节自不必关心，其应用程序的编写与集中式数据库相同。
复制透明:用户不用关心数据库在网络中各个节点的复制情况，被复制的数据的更新都由系统自动完成。在分布式数据库系统中，可以把一个场地的数据复制到其他场地存放，应用程序可以使用复制到本地的数据在本地完成分布式操作，避免通过网络传输数据，提高了系统的运行和查询效率。但是对于复制数据的更新操作，就要涉及对所有复制数据的更新。
位置透明性:是指用户不必知道所操作的数据放在何处，即数据分配到哪个或哪些站点存储对用户是透明的。因此，数据分片模式的改变，如把数据从一个站点转移到另一个站点将不会影响应用程序，因而应用程序不必改写。
局部映像透明性（逻辑透明):是最低层次的透明性，该透明性提供数据到局部数据库的映像，即用户不必关心局部DBMS支持哪种数据模型、使用哪种数据操纵语言，数据模型和操纵语言的转换是由系统完成的。因此，局部映像透明性对异构型和同构异质的分布式数据库系统是非常重要的。
采用微内核结构的操作系统与传统的操作系统相比，其优点是提高了系统的灵活性、可扩充性，增强了系统的可靠性，提供了对分布式系统的支持。其原因如下:
①灵活性和可扩展性:由于微内核OS的许多功能是由相对独立的服务器软件来实现的，当开发了新的硬件和软件时，微内核OS只须在相应的服务器中增加新的功能，或再增加一个专门的服务器。与此同时，也必然改善系统的灵活性，不仅可在操作系统中增加新的功能，还可修改原有功能，以及删除已过时的功能，以形成一个更为精干有效的操作系统。
②增强了系统的可靠性和可移植性:由于微内核是出于精心设计和严格测试的，容易保证其正确性;另一方面是它提供了规范而精简的应用程序接口（API)，为微内核外部的程序编制高质量的代码创造了条件。此外，由于所有服务器都是运行在用户态，服务器与服务器之间采用的是消息传递通信机制，因此，当某个服务器出现错误时，不会影响内核，也不会影响其他服务器。另外，由于在微内核结构的操作系统中，所有与特定CPU和IO设备硬件有关的代码，均放在内核和内核下面的硬件隐藏层中，而操作系统其他绝大部分(即各种服务器)均与硬件平台无关，因而，把操作系统移植到另一个计算机硬件平台上所需做的修改是比较小的。
③提供了对分布式系统的支持:由于在微内核OS中，客户和服务器之间以及服务器和服务器之间的通信，是采用消息传递通信机制进行的，致使微内核OS能很好地支持分布式系统和网络系统。事实上，只要在分布式系统中赋予所有进程和服务器唯一的标识符，在微内核中再配置一张系统映射表(即进程和服务器的标识符与它们所驻留的机器之间的对应表)，在进行客户与服务器通信时，只需在所发送的消息中标上发送进程和接收进程的标识符，微内核便可利用系统映射表，将消息发往目标，而无论目标是驻留在哪台机器上。系统监视的目标是为了评估系统性能。要监视系统性能，需要收集某个时间段内的3种不同类型的性能数据:
(1）常规性能数据。该信息可帮助识别短期趋势（如内存泄漏）。经过一两个月的数据收集后，可以求出结果的平均值并用更紧凑的格式保存这些结果。这种存档数据可帮助人们在业务增长时作出容量规划，并有助于在日后评估上述规划的效果。
(2）比较基准的性能数据。该信息可帮助人们发现缓慢、历经长时间才发生的变化。通过将系统的当前状态与历史记录数据相比较，可以排除系统问题并调整系统。由于该信息只是定期收集的，所以不必对其进行压缩存储。
(3）服务水平报告数据。该信息可帮助人们确保系统能满足一定的服务或性能水平，也可能会将该信息提供给并不是性能分析人员的决策者。收集和维护该数据的频率取决于特定的业务需要。
进行系统监视通常有3种方式。
一是通过系统本身提供的命令，如UNIX/Liunx中的 w、ps、last，Windows中的netstat等，第一空选择A选项。
二是通过系统记录文件查阅系统在特定时间内的运行状态;
三是集成命令、文件记录和可视化技术的监控工具，提供直观的界面，操作人员只需要进行一些可视化的设置，而不需要记忆繁杂的命令行参数，即可完成监视操作，如 Windows的Perfmon应用程序。第一空选择C选项。
Linux的 top是基于命令行的，Linux 的 iptables是基于包过滤的防火墙工具。
目前，已经有些厂商提供专业化的监视平台，将上面3种方式集成到一个统一的监控平台，进行统一监控，并提供各类分析数据和分析报表，帮助用户进行性能的评估和诊断。
电子政务主要3类角色:政府、企（事）业单位及居民。如果有第4类就是公务员。政府对政府（G2G，Government To Government):政府之间的互动及政府与公务员之间互动。包括基础信息的采集、处理和利用，如人口/地理/资源信息等;各级政府决策支持;政府间通信。第一空选择B选项。
政府对企业(G2B，Government To Business):政府为企业提供的政策环境。包括产业政策、进出口、注册、纳税、工资、劳保、社保等各种规定;政府向企事业单位颁发的各种营业执照、许可证、合格证、质量认证等。第二空选择A选项。
政府对公民（G2C，Government To Citizen):政府对公民提供的服务。包括关于社区公安和水、火、天灾等与公共安全有关的信息等，还包括户口、各种证件的管理等政府提供的各种服务。第三空选择D选项。
政府对公务员(G2E，Government To Employee):政府与政府公务员即政府雇员。包括政府机构通过网络技术实现内部电子化管理（例如，OA系统等）的重要形式。
企业对政府(B2G，Business To Government):企业纳税及企业为政府提供服务。包括企业参加政府各项工程的竞/投标，向政府供应各种商品和服务，企业向政府提建议，申诉。第四空选择C选项。
公民对政府（C2G，Citizen To Government):个人除了应向政府缴纳税费和罚款及按政府要求填报各种信息和表格外，更重要的是开辟居民参政、议政的渠道，使政府的各项工作不断得以改进和完善。政府需要利用这个渠道来了解民意，征求群众意见,以便更好地为人民服务。此外，报警服务（盗贼、医疗、急救、火警等）即在紧急情况下居民需要向政府报告并要求政府提供的服务，也属于这个范围。软件系统的文档可以分为用户文档和系统文档两类，它是影响软件可维护性的重要因素。
用户文档主要描述所交付系统的功能和使用方法，并不关心这些功能是怎样实现的。用户文档是了解系统的第一步，它可以让用户获得对系统准确的初步印象。
用户文档至少应该包括下述5方面的内容。
①功能描述:说明系统能做什么。
②安装文档:说明怎样安装这个系统以及怎样使系统适应特定的硬件配置。
③使用手册:简要说明如何着手使用这个系统(通过丰富的例子说明怎样使用常用的系统功能，并说明用户操作错误是怎样恢复和重新启动的）。
④参考手册:详尽描述用户可以使用的所有系统设施以及它们的使用方法，并解释系统可能产生的各种出错信息的含义(对参考手
册最主要的要求是完整，因此通常使用形式化的描述技术）。
⑤操作员指南（如果需要有系统操作员的话):说明操作员应如何处理使用中出现的各种情况。
系统文档是从问题定义、需求说明到验收测试计划这样一系列和系统实现有关的文档。描述系统设计、实现和测试的文档对于理解程序和维护程序来说是非常重要的。软件生命周期模型又称软件开发模型( software develop model)或软件过程模型( softwareprocess model)，它是从某一个特定角度提出的软件过程的简化描述。软件过程模型是软件开发实际过程的抽象与概括，它应该包括构成软件过程的各种活动，也就是对软件开发过程各阶段之间关系的一个描述和表示。
软件过程模型的基本概念:软件过程是制作软件产品的一组活动以及结果，这些活动主要由软件人员来完成，软件活动主要有如下一些:
1、软件描述。必须定义软件功能以及使用的限制。第三空选择C选项。
2、软件开发。也就是软件的设计和实现，软件工程人员制作出能满足描述的软件。3、软件有效性验证。软件必须经过严格的验证，以保证能够满足客户的需求。4、软件演化。改进软件以适应不断变化的需求。软件开发工具用来辅助开发人员进行软件开发活动，对应软件开发过程的各种活动，软件开发工具包括需求分析工具、设计工具、编码与排错工具、测试工具等。
1、需求分析工具用以辅助软件需求分析活动，辅助系统分析员从需求定义出发，生成完成的、清晰的、一致的功能规范。按描述需求定义的方法可以将需求分析工具分为基于自然语言或图像描述的工具和基于形式化需求定义语言的工具。
(1）基于自然语言或图形描述的工具:这类工具采用分解与抽象等基本手段，对用户问题逐步求精，并在检测机制的辅助下，发现其中可能存在的问题（如一致性)，通过对问题描述的修改，逐步形成能正确反映用户需求的功能规范。比如结构化分析方法采用的数据流图。
(2）基于形式化需求定义语言的工具:基于形式化需求定义语言的工具大多以基于知识的需求智能助手的形式出现，并把人工智能技术运用于软件工程。这类工具通常具有一个知识库和一个推理机制。
(3）其他需求分析工具:可执行规范语言以及原型技术为需求分析工具提供了另一条实现途径，这些工具通过运行可执行规范或原型，将有关的结果显示给用户和系统分析员，以便进行需求确认。
2、设计工具:设计工具用以辅助软件设计活动，辅助设计人员从软件功能规范出发，得到相应的设计规范。
3、编码与排错工具:编码工具和排错工具用以辅助程序员进行编码活动。编码工具辅助程序员用某种程序语言编制源程序，并对源程序进行翻译，最终转换成可执行的代码，主要有编辑程序、汇编程序、编译程序和生成程序等。排错工具用来辅助程序员寻找源程序中错误的性质和原因,并确定其出错的位置,主要有源代码排错程序和排错程序生成程序两类。
4、软件维护工具:软件维护工具辅助软件维护过程中的活动，辅助维护人员对软件代码及其文档进行各种维护活动。软件维护工具主要有版本控制工具、文档分析工具、开发信息库工具、逆向工程工具和再工程工具等。
5、软件管理和软件支持工具:软件管理过程和软件支持过程往往要涉及软件生存周期中的多个活动,软件管理和软件支持工具用来辅助管理人员和软件支持人员的管理活动和支持活动，以确保软件高质高效地完成。其中常用的工具有项目管理工具、配置管理工具、软件评价工具等。软件设计包括体系结构设计、接口设计、数据设计和过程设计。结构设计:定义软件系统各主要部件之间的关系。
数据设计:将模型转换成数据结构的定义。好的数据设计将改善程序结构和模块划分，降低过程复杂性。
接口设计（人机界面设计):软件内部，软件和操作系统之间以及软件和人之间如何通信。
过程设计:系统结构部件转换成软件的过程描述。确定软件各个组成部分内的算法及内部数据结构，并选定某种过程的表达形式来描述各种算法。信息隐藏是提高可修改性的典型设计策略，又因为信息隐藏可以有一定保密作用，所以也可以提高安全性。不过信息隐蔽从一定程度上说可以提升安全性,但是相对提升可修改性、可测试性和可移植性来说没有那么显著，这里第二空选择可移植性会更合适。信息隐蔽是开发整体程序结构时使用的法则，即将每个程序的成分隐蔽或封装在一个单一的设计模块中，并且尽可能少地暴露其内部的处理过程。通常会将困难的决策、可能修改的决策、数据结构的内部连接，以及对它们所做的操作细节、内部特征码、与计算机硬件有关的细节等隐蔽起来。通过信息隐蔽可以提高软件的可修改性、可测试性和可移植性，它也是现代软件设计的一个关键性原则。
常考质量属性及相应设计策略如下:
1、性能
性能( performance)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的事件的个数。
代表参数:响应时间、吞吐量设计策略:优先级队列、资源调度
2、可用性
可用性（availability）是系统能够正常运行的时间比例。经常用两次故障之间的时间长度或在出现故障时系统能够恢复正常的速度来表示。
代表参数:故障间隔时间设计策略:冗余、心跳线3、安全性
安全性(security)是指系统在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。安全性又可划分为机密性、完整性、不可否认性及可控性等特性。
设计策略:追踪审计
4、可修改性
可修改性(modifiability)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。通常以某些具体的变更为基准，通过考察这些变更的代价衡量可修改性。
主要策略:信息隐藏
5、可靠性
可靠性(reliability)是软件系统在应用或系统错误面前，在意外或错误使用的情况下维持软件系统的功能特性的基本能力。主要考虑两个方面:容错、健壮性。
代表参数:MTTF、MTBF设计策略:冗余、心跳线
可用性（availability）是系统能够正常运行的时间比例。经常用两次故障之间的时间长度或在出现故障时系统能够恢复正常的速度来表示。
代表参数:故障间隔时间设计策略:冗余、心跳线3、安全性
安全性(security)是指系统在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。安全性又可划分为机密性、完整性、不可否认性及可控性等特性。
设计策略:追踪审计
4、可修改性
可修改性(modifiability)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。通常以某些具体的变更为基准，通过考察这些变更的代价衡量可修改性。
主要策略:信息隐藏
5、可靠性
可靠性(reliability)是软件系统在应用或系统错误面前，在意外或错误使用的情况下维持软件系统的功能特性的基本能力。主要考虑两个方面:容错、健壮性。
代表参数:MTTF、MTBF设计策略:冗余、心跳线中间件是一种独立的系统软件或服务程序,可以帮助分布式应用软件在不同的技术之间共享资源。中间件可以:
1、负责客户机与服务器之间的连接和通信，以及客户机与应用层之间的高效率通信机制。
2、提供应用的负载均衡和高可用性、安全机制与管理功能，以及交易管理机制，保证交易的一致性。
3、提供应用层不同服务之间的互操作机制，以及应用层与数据库之间的连接和控制机制。
4、提供多层架构的应用开发和运行的平台，以及应用开发框架，支持模块化的应用开发。
5、屏蔽硬件、操作系统、网络和数据库的差异。
6、提供一组通用的服务去执行不同的功能，避免重复的工作和使应用之间可以协作。瀑布模型可以说是最早使用的软件生存周期模型之一。由于这个模型描述了软件生存的一些基本过程活动，所以它被称为软件生存周期模型。这些活动从一个阶段到另一个阶段逐次下降，形式上很像瀑布。瀑布模型的特点是因果关系紧密相连，前一个阶段工作的结果是后一个阶段工作的输入。本题与瀑布模型无关。
螺旋模型是在快速原型的基础上扩展而成的。这个模型把整个软件开发流程分成多个阶段，每个阶段都由4部分组成，它们是:①目标设定。为该项目进行需求分析，定义和确定这一个阶段的专门目标，指定对过程和产品的约束，并且制定详细的管理计划。②风险分析。对可选方案进行风险识别和详细分析，制定解决办法，采取有效的措施避免这些风险。③开发和有效性验证。风险评估后，可以为系统选择开发模型，并且进行原型开发，即开发软件产品。④评审。对项目进行评审，以确定是否需要进入螺旋线的下一次回路，如果决定继续，就要制定下一阶段计划。第一题答案为B选项。
构件组装模型通过重用来提高软件的可靠性和易维护性,程序在进行修改时产生较少的副作用。一般开发过程为:设计构件组装>建立构件库->构建应用软件->测试与发布。构件组装模型的优点如下:(1)构件的自包容性让系统的扩展变得更加容易。(2）设计良好的构件更容易被重用，降低软件开发成本。(3）构件的粒度较整个系统更小，因此安排开发任务更加灵活，可以将开发团队分成若干组，并行地独立开发构件。瀑布模型可以说是最早使用的软件生存周期模型之一。由于这个模型描述了软件生存的一些基本过程活动，所以它被称为软件生存周期模型。这些活动从一个阶段到另一个阶段逐次下降，形式上很像瀑布。瀑布模型的特点是因果关系紧密相连，前一个阶段工作的结果是后一个阶段工作的输入。本题与瀑布模型无关。
螺旋模型是在快速原型的基础上扩展而成的。这个模型把整个软件开发流程分成多个阶段，每个阶段都由4部分组成，它们是:①目标设定。为该项目进行需求分析，定义和确定这一个阶段的专门目标，指定对过程和产品的约束，并且制定详细的管理计划。②风险分析。对可选方案进行风险识别和详细分析，制定解决办法，采取有效的措施避免这些风险。③开发和有效性验证。风险评估后，可以为系统选择开发模型，并且进行原型开发，即开发软件产品。④评审。对项目进行评审，以确定是否需要进入螺旋线的下一次回路，如果决定继续，就要制定下一阶段计划。第一题答案为B选项。
构件组装模型通过重用来提高软件的可靠性和易维护性,程序在进行修改时产生较少的副作用。一般开发过程为:设计构件组装>建立构件库->构建应用软件->测试与发布。构件组装模型的优点如下:(1)构件的自包容性让系统的扩展变得更加容易。(2）设计良好的构件更容易被重用，降低软件开发成本。(3）构件的粒度较整个系统更小，因此安排开发任务更加灵活，可以将开发团队分成若干组，并行地独立开发构件。自动化测试工具主要使用脚本技术来生成测试用例,测试脚本不仅可以在功能测试上模拟用户的操作，比较分析，而且可以用在性能测试、负载测试上。虚拟用户可以同时进行相同的、不同的操作，给被测软件施加足够的数据和操作，检查系统的响应速度和数据吞吐能力。
线性脚本，是录制手工执行的测试用例得到的脚本，这种脚本包含所有的击键、移动、输入数据等，所有录制的测试用例都可以得到完整的回放。
结构化脚本，类似于结构化程序设计，具有各种逻辑结构、函数调用功能。
共享脚本，共享脚本是指可以被多个测试用例使用的脚本，也允许其他脚本调用。共享脚本可以在不同主机、不同系统之间共享，也可以在同一主机、同一系统之间共享。
数据驱动脚本，将测试输入存储在独立的(数据）文件中，而不是存储在脚本中。可以针对不同数据输入实现多个测试用例。
关键字驱动脚本，关键字驱动脚本是数据驱动脚本的逻辑扩展。它将数据文件变成测试用例的描述，采用一些关键字指定要执行的任务。当考虑架构时，重要的是从不同的视角(perspective)来检查，这促使设计师考虑具体架构的不同属性。例如:展示功能组织的静态视角能判断质量特性，展示并发行为的动态视角能判断系统行为特性。在ABSD(基于架构的软件设计)方法中，使用不同的视角来观察设计元素，一个子系统并不总是一个静态的架构元素，而是可以从动态和静态视角观察的架构元素。将选择的特定视角或视图与Kruchten 提出的类似，也就是逻辑视图、进程视图、实现视图和配置视图。使用逻辑视图来记录设计元素的功能和概念接口，设计元素的功能定义了它本身在系统中的角色，这些角色包括功能性能等。进程视图也称为并发视图，使用并发视图来检查系统多用户的并发行为。使用“并发”来代替“进程”，是为了强调没有对进程或线程进行任何操作，一旦这些执行操作，则并发视图就演化为进程视图。使用的最后一个视图是配置视图，配置视图代表了计算机网络中的节点，也就是系统的物理结构。
CIS架构是基于资源不对等，且为实现共享而提出来的，是20世纪90年代成熟起来的技术，C/S结构将应用一分为二，服务器（后台）负责数据管理，客户机（前台）完成与用户的交互任务。
CS 软件架构具有强大的数据操作和事务处理能力，模型思想简单，易于人们理解和接受。但随着企业规模的日益扩大，软件的复杂程度不断提高，传统的二层CIS结构存在以下几个局限:
1.二层CIS结构为单一服务器且以局域网为中心，所以难以扩展至大型企业广域网或Internet;
2.软、硬件的组合及集成能力有限;
3.服务器的负荷太重，难以管理大量的客户机，系统的性能容易变坏;
4.数据安全性不好。因为客户端程序可以直接访问数据库服务器，那么，在客户端计算机上的其他程序也可想办法访问数据库服务器，从而使数据库的安全性受到威胁。
正是因为二层C/S有这么多缺点，因此，三层CIS结构应运而生。三层CIS结构是将应用功能分成表示层、功能层和数据层三个部分。
表示层是应用的用户接口部分，它担负着用户与应用间的对话功能。它用于检查用户从键盘等输入的数据，并显示应用输出的数据。在变更用户接口时，只需改写显示控制和数据检查程序，而不影响其他两层。检查的内容也只限于数据的形式和取值的范围，不包括有关业务本身的处理逻辑。
功能层相当于应用的本体，它是将具体的业务处理逻辑编入程序中。而处理所需的数据则要从表示层或数据层取得。表示层和功能层之间的数据交往要尽可能简洁。
数据层就是数据库管理系统，负责管理对数据库数据的读写。数据库管理系统必须能迅速执行大量数据的更新和检索。因此，一般从功能层传送到数据层的要求大都使用SQL语言。设计模式是一套可以被反复使用的、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结，使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解并且提高代码的可靠性。
设计模式的分类:
(1)根据目的分类:
创建型主要用于创建对象。有工厂方法模式(Factory Method)、抽象工厂模式(AbstractFactory)、建造者模式(Builder)、原型模式(Prototype)、单例模式(Singleton)共5种。
结构型主要用于处理类和对象的组合。有适配器模式(Adapter)、桥接模式(Bridge)、组合模式(Composite)、装饰模式(Decorator)、外观模式(Facade)、享元模式(Flyweight)、代理模式(Proxy）共7种。
行为型主要用于描述类或对象怎么样交互和怎样分配职责。有职责链模式(Chain ofResponsibility)、命令模式(Command)、解释器模式(Interpreter)、迭代器模式(Iterator)、中介者模式(Mediator）、备忘录模式(Memento）、观察者模式(Observer)、状态模式(State)、策略模式(Stratege)、模板方法模式(Template Method)、访问者模式(Visitor)共11种。第一题选择A选项。
(2）根据作用范围分类:可分为类模式和对象模式。
类模式用于处理类和子类的关系，这种关系通过继承建立，在编译时就确定了，是一种静态关系。
对象模式处理对象间的关系，具有动态关系。Prototype（原型模式):用原型实例指定创建对象的类型，并且通过拷贝这个原型来创建新的对象。允许对象在不了解创建对象的确切类以及如何创建细节的情况下创建自定义对象。
Abstract Factory (抽象工厂模式):提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。
Builder(构建器模式):将一个复杂类的表示与其构造相分离，使得相同的构建过程能够得出不同的表示。
Singleton(单例模式):保证一个类只有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。所以第一题答案选B抽象工厂模式，第二题答案选C构建器模式，第三题答案选A原型模式。SYN Flood攻击利用TCP三次握手的一个漏洞向目标计算机发动攻击。攻击者向目标计算机发送TCP 连接请求(SYN报文)，然后对于目标返回的SYN-ACK报文不作回应。目标计算机如果没有收到攻击者的ACK回应，就会一直等待，形成半连接，直到连接超时才释放。攻击者利用这种方式发送大量TCP SYN报文，让目标计算机上生成大量的半连接,迫使其大量资源浪费在这些半连接上。目标计算机一旦资源耗尽，就会出现速度极慢、正常的用户不能接入等情况。攻击者还可以伪造SYN报文，其源地址是伪造的或者不存在的地址，向目标计算机发起攻击。SYN Flooding攻击与TCP报文的处理过程没有很大的关系。