系统架构师-知识图谱

主存

辅存

Cache存储器

顺序存取，共享读写装置，线性处理，如磁带

直接存取，共享读写装置，数据分块，可直接定位到块，如磁盘

随机存取，寻址单元专有读写装置，每个寻址单元可直接访问，如主存储器

相联存取，寻址单元专有读写装置，每个寻址单元可直接访问，可根据内容关联选取块，如Cache

进程是操作系统重独立运行和分配资源的基本单位，进程管理也可被称为处理机管理。

进程的状态转换，进程包括三种状态：就绪态、运行态、阻塞态。

PV

线程同步与互斥

四个条件

四种方法

无结构文件（流式）

有结构文件（记录文件）

存储分配方式

文件索引分配

存储空间管理

内存储器（内存），处理器可直接存取内存

外存储器（设备），如软盘硬盘光盘磁带等，处理器不能直接访问，需通过启动IO设备才能进行内存、外存交换

连续分配

离散分配

程序控制

中断控制

直接存储访问DMA

通道方式

利用外围控制机将低速IO设备的数据传输到高速设备上或反向传输

外模式（用户模式）

模式（概念模式）

内模式（存储相关）

域（相同数据类型的值集合）
候选码（唯一确定一个元组，唯一键）
主码（候选码中选一）
关系模型R（U属性名集合、D域、DOM域映像集合，F依赖关系）简记 R(U) 或 R(A1 A2 ...An)
第一范式1NF：属性值不可分；
2NF：1NF+非主属性完全依赖候选键；
3NF：1NF+非主属性不传递依赖候选码；
BCNF：1NF+每个属性（含主属性）不传递依赖候选码
模式分解：无损连接性、保持函数依赖
反规范：派生列、冗余列、重组表（表组合），分割表

事务原则ACID

并发操作问题

自由主题

备份：冷备/热备，热备时库仍可用，热备恢复快可在工作时恢复； 热备必须有日志文件，遵循先写日志后写数据库；
三类备份：完全/差分/增量备份

恢复：备份文件+日志文件（重做备份文件外的操作)

数据库访问控制：库级、表级、记录级、属性级

数据库审计：设备安全审计、操作审计、应用审计、攻击审计

四类设计方法：直观设计法、规范设计法、计算机辅助设计法、自动化设计法

数据库设计阶段：
需求分析，确认需求，确认设计目标，收集数据，整理文档

Volume，体量大，可达PB级或更多

Variety，类型繁多，结构化文本，非结构化音视频图片地理等

Value，价值密度低

Velocity，需求处理速度快

优势： 1、通过键获取数据性能高；2、数据库简单易部署。

劣势： 1、不支持通过值查询数据；2、不能通过两个或以上的键关联同一数据，因此需要额外维护数据之间关系；3、不支持事务，不能够在故障产生时回滚；

适用场景：存储会话、配置、参数、购物车等，此类数据都直接和数据唯一键挂钩

产品：Redis、Memcached、Riak

优势：列自动形成索引，检索时按列检索性能高；按列提取数据没有列冗余；

劣势：数据更新性能低，更新一条数据需修改多个列；不支持ACID事务；数据关联查询性能低

适用场景：适用于OLAP场景，海量数据分析

产品：HBase、Cassandra

优势：灵活性，无需提前定义数据表结构；文档数据库通常将内容存储在一个数据文档中，减少关联，查询性能通常较高；

劣势：关联查询支持方面支持不佳；不支持数据库事务；

适用场景：存储日志、监控数据等

产品：MongoDB

优势：性能优异，图表本质是索引结构，限定了仅查询相关数据，而不会查询不相关数据；

劣势：不适合记录事件相关的数据，如日志；需要资源高，需要更多的计算和存储资源来执行图算法；标准化程度低，尚未标准统一的查询语言和接口。

适用场景：可用于数据推荐、实时大数据分析，比如社交关系、公共交通网络、地图及网络拓扑等

产品：Neo4J、OrientDB、GraphSQL

范围分区，根据连续的数据范围进行分区，如日期范围

哈希分区，根据键的hash运算进行分区

列表分区，根据某列的属性列表将进行分区，将这些值化到特定分区内

提升检索性能，通过检索条件快速定为分区，只检索需要的分区；

便于存储海量数据，不通过分区分开存储设备，可分别管理

分区时查询数据必须包括分区键，否则会因扫描过多分区带来性能问题

应用层协议：FTP、TFTP、HTTP、SMTP、DHCP、Telnet、DNS、SNMP

传输层协议：TCP、UDP

网络层协议：IP、ICMP、IGMP、ARP、RARP

工作区：一个独立的需要终端设备的区域
水平布线：连接干线与工作区，星型拓扑，4对非屏蔽双绞线，线长不超90m，
管理子系统：水平布线的线缆集合处
垂直干线子系统：连接管理间与设备间，垂直线缆可用弱电井但不可与其他井共用
设备间子系统：数字程控交换机、网络设备、服务器、楼宇监控，放到二三层非底层
建筑群子系统：楼群之间互连，地下管道(推荐)、直埋沟内、架空

瀑布模型：生命周期法，计划-需求-设计-编码-测试-运行维护

演化模型：快速构造初始可运行版本即原型，根据用户对原型的意见进行改进

螺旋模型：瀑布+演化+风险分析，以原型为基础，每圈迭代有制定计划、风险分析等

喷泉模型：对象驱动，面向对象的过程，软件研发过程自下而上各阶段迭代

智能模型：基于知识的模型，瀑布+专家系统，需要有专家知识库

增量模型：基本瀑布+原型迭代，第一个增量是基本需求，不断完善。增量与演化的区别是，增

迭代模型：将整个生命周期分成若干个冲刺阶段，每个阶段是若干个传统流程组组成，每个阶段包含初始、细化、构建、交付等。每次迭代都产生可发布产品且都是最终产品的子集

构件组装模型CBSD：系统模块化，复 用构件库组装系统，融合螺旋模型特征，本质是演化型，开发过程迭代。构件开发组和应用开发组一般应分开。

V模型：每个阶段都对应自身的测试，需求（验收测试）-概要（系统测试）-详细（集成测试）-编码（单元测试），单元测试检验详细设计，集成测试检验概要设计，系统测试检验需求分析，验收测试检验最终用户需求（用户自己试用）

快速应用开发RAD：增量型的开发模型，基于大量构件完成快速开发。

敏捷方法：团队与业务专家紧密协作、面对面沟通、频繁交付、紧凑团队。 
常见方法：极限编程XP、自适应软件开发、水晶方法、特性驱动开发、SCRUM。

统一过程UP/RUP：基于构件，UML建模，特点为用例驱动、体系结构为中心、迭代和增量。过程为4个顺序阶段：初始、细化、构建、交付。

内聚度7层从高to低：
功能内聚，模块内所有元素共同作用完成一个功能，缺一不可
顺序内聚，指一个模块各个元素密切相关且必须顺序执行，前一个的输出是下一个的输入
通信内聚，指模块内所有处理元素在同一个数据结构上操作
过程内聚，一个模块完成多个任务，必须按指定的过程执行。顺序内聚是数据流从一个单元到另一单元，过程内聚是控制流从一个动作到另一个动作
瞬时内聚，模块包含同时执行的任务，例如初始化
逻辑内聚，模块内执行若干个逻辑相似的功能，通过参数决定完成哪一个
偶然内聚，指模块内包含的各处理元素没有任何关系

耦合度7层从低to高：
非直接耦合，两个模块之间没有直接关系
数据耦合，一个模块访问另一个模块时，彼此之间是**通过数据参数**（不是控制参数、公共数据结构或外部变量）来交换输入、输出信息
标记耦合，如果一组模块**通过数据结构**本身传递，则称这种耦合为标记耦合
控制耦合，一个模块调用另一个模块时，**传递的是控制变量**（如开关、标志等），被调模块通过该控制变量的值有选择地执行块内某一功能
外部耦合，一组模块**都访问同一全局简单变量**，而且不通过参数表传递该全局变量的信息，则称之为外部耦合
公共耦合，一组模块都**访问同一个公共数据环境**
内容耦合，若一个模块**直接访问另一个模块的内部数据**、一个模块**不通过正常入口**转到另一个模块内部、两个模块有一部分程序**代码重叠**或者一个模块有多个入口，上述几个情形之一发生则两个模块之间就发生了内容耦合
工作流workflow：业务过程的部分或整体在计算机应用环境下自动化，使参与者按某种预定义的规则自动传递文档、信息、任务的过程，实现预期业务目标。

动态测试包括黑盒、白盒、灰盒。

静态测试包括：桌前检查、代码审查、代码走查。

单元测试：详细设计阶段做计划，白盒方法，借助驱动模块+桩模块

集成测试：概要设计阶段做计划，黑盒方法，自顶向下/自底向上，版本提交时冒烟

确认测试：需求分析阶段做计划，检查系统的功能、性能、约束等是否满足需求。

系统测试：系统分析/需求分析阶段做计划，整个系统结合已确认的全部环境进行测试，包括功能测试、健壮性测试、性能测试、用户界面测试、安全性测试、安装与反安装等

性能测试：通过自动化工具模拟多种正常、峰值、异常负载等条件检测系统性能指标。

用例图：一组用例、参与者及他们之间的关系；

类图：一组类、接口、协作和他们之间的关系，描述系统静态设计；

顺序图：属于一种交互图，描述一组对象或角色以及她们之间的消息，强调消息的时间次序；

协作图：属于一种交互图，强调发送和接受消息的对象之间的组织结构；

活动图：将进程和计算结构展示为一步步的控制流和数据流，属于动态视图；

状态图：由状态、转移、事件构成，属于动态视图；

构件图：描述构件和连接件组成的结构，属于静态视图；

部署图：显示软件和硬件的物理结构、部署关系。

用例视图（功能需求）

逻辑视图（概念设计、子系统结构）

进程视图（逻辑视图的执行实例，系统中并发执行和同步情况）

实现视图（系统结构代码结构）

部署视图

面向对象分析：包括分析模型（描述应用领域）、设计模型（描述软件系统）。

面向对象设计准则：模块化、抽象、信息隐藏、高内聚低耦合。面向对象设计原则：单一职责、开闭、李氏替换、依赖倒置、接口隔离、组合重用、迪米特（对其他对象了解尽量少）。

面向对象测试：更早介入，更早发现，注重软件实质，包括算法层测试、类层测试、模版层测试、系统层测试。

中间件功能：负责客户机和服务器间的连接和通信，提供高效率通信机制，提供互操作机制，提供连接和控制机制，提供多层结构应用开发和运行的平台，提供饮用开发框架并支持模块化应用开发，屏蔽硬件、操作系统、网络和数据库等，提供交易管理机制，提供负载均衡和高可用性，提供安全机制和管理功能，提供通用的服务去执行不同功能避免重复工作。中间件优点：缩短开发周期，节约开发成本，减少系统初期建设成本，降低开发失败率，保护已有投资，提高应用开发质量。

应用服务器作用：可升级、分布式处理、可重用业务对象，业务规则，跨平台集成。

数据流风格（批处理、管道过滤器）

调用返回风格（主子程序、面向对象、分层结构）

独立构件风格（进程通信、事件驱动）

虚拟机风格（解释器、基于规则的系统）

仓库风格（数据库、超文本系统、黑板系统，语音识别，自动化控制）

数据流风格优点：各环节高内聚低耦合，环节透明易于维护分析；缺点：重复解析性能差；

面向对象风格优点：对象隐蔽性好，便于分层分解；缺点：对象绑定和复用带来关联影响；

分层架构风格优点：抽象程度逐层分解，层次重用；缺点：可能不适宜分层或难找依据；

隐式调用风格优点：耦合更低；缺点：控制性更低，不能确定是否有响应，正确性保障困难；

黑板系统风格优点：适用于信号控制、语音识别、智能控制、自动化等

CS模式：成本高、客户端复杂庞大、信息单一、移植困难、维护升级困难

三层CS（瘦客户端）：客户端负责展示、服务端负责功能

BS模式：无需维护客户端维护升级简单，页面动态支持能力相对差，响应速度可能低于CS

正交软件架构：组织层和线索构件组成，每条线索完成独立功能，线索之间关联少，同层构件不互相调用。正交架构的结构清晰，可维护性高，可重用可移植性强

消息总线架构：总线是系统的连接件，负责消息分派，各构件向总线登记（订阅）感兴趣的消息类型。

工厂 Factory Method

抽象工厂 Abstract Factory Method

单例 Singleton

建造者 Builder

原型 Prototype

适配器 Adapter

装饰器 Decorator

代理 Proxy

外观 Facade

桥接 Bridge

组合 Composite

享元 Flyweight

策略 Strategy

模版方法 Template

观察者 Observer

迭代子模式 Iterator

责任链 Chain

命令模式 Command

备忘录 Memento

状态模式 State

访问者 Vistor

中介者 Mediator

解释器 Interpreter

处理器技术，通用处理器、单用处理器、专用处理器

IC(Integrated Circuits)技术，集成电路技术

设计/验证技术，硬件设计技术+软件设计技术

项目范围管理是指明确并控制项目应完成的全部工作内容。

项目范围管理计划：如何编制范围说明书，如何编制WBS、如何核实验收交付成果，如何变更

WBS分解：每层等于下一层所有工作之和，每个工作指派给一个层次，任务大小经验法则8/80

范围变更因素：外部环境变化，范围计划不周、错误遗漏、新技术新方案、组织变化、业务要求

项目时间管理是指对项目活动进行安排、排序和控制，以确保项目在规定时间内完成。

软件历时估算：工作量法（LOC规模）、专家法（Delphi法）、类比估算法、功能点估算法

项目关键路径：关键序列，具有最长总工期并决定最短完成时间，关键路径上的活动为关键活动，关键路径活动是总时差最小的活动，关键路径可以有多条。

时差：非关键路径活动时间缩短不能缩短整个工期，但延长可能会影响总工期。活动总时差指不延误总工期的前提下该活动的机动时间，总时差=最迟开始-最早开始 或 最迟结束-最早结束

成本估算：自顶向下/自底向上/差别估算。

成本预算：吧项目成本估算分配到各个具体工作上，制定成本控制标准，规定成本使用规则。

直接成本：与产品直接有关，如原材料、外购产品、工人工资、设备折旧等；

间接成本：与产品没有直接关系，如机物料消耗、管理人员工资、房屋折旧等。

其他考虑因素：隐没成本、学习曲线、完成时限、质量要求、保留（预留）成本。

质量计划，判断与本项目相关的质量标准

质量保证，定期评估质量

质量控制，判断项目结果是否符合质量标准

事前控制——风险管理规划

事中控制——风险管理方法

事后控制——风险管理报告

基于DNS

基于代理服务器

地址转换网关

协议内部支持（重定向）

NAT

反向代理

混合型

故障植入法，假设错误数是常识、随机分布、检测概率相同、检测立即改正，可用公式计算（相当于先植入，再看检出的植入错误比例，按比例推导固有错误）

两步检测法：分别测试，乘积除以交集 m × n / k

概念指标：失效率、平均无故障时间（失效率倒数）、故障修复时间、故障间隔时间、可用性

串联可靠性；R=R1×R2×...×Rn ；并联可靠性：1-(1-R1)×(1-R2)×...×(1-Rn)；串并联都有：先算每个并联再算整体串联；

串联失效率：各子系统失效率之合   ；并联失效率：（失效率倒数×子系统倒数求和）倒数；

模冗余：奇数个相同子系统+一个表决器，表决后取多数相同结果为输出；

结构冗余：静态冗余、动态冗余（动态检测、切换、恢复）

信息冗余：添加信息来验证正确性，如CRC校验

时间冗余：附加时间进行故障检测，或重复执行

冗余附加：实现冗余的资源和技术，故障恢复策略为前向恢复和后向恢复

提供足够冗余，系统发现错误后可补救；包括恢复块技术、N版本程序设计、防卫式程序设计

性能计算集群

负载均衡集群

高可用性集群

集群配置：完全镜像、双机+磁盘阵列、光线通道双机双控

二层隧道包括：PPTP、L2TP、L2F；

三层隧道包括GRE、IPSec；

网络防火墙属于过滤型防火墙，采用动态过滤技术，可加状态监测减少过滤解包；

应用防火墙，通过代理服务机制，采用网关来管理应用服务的网络连接，分为双穴主机、屏蔽主机、屏蔽子网、应用代理服务器

个人作者的保护期限：(最后一个)作者终生+死后50年末；

法人或组织的保护期限：首次发表后50年末；未发表的50年失效

可不经许可的使用（已发表）：个人学习研究；作品中为介绍评论而引用；新闻期刊广播等节目中引用；报纸期刊电台播放其他媒体已播过的；报纸期刊播放公众集会上发表的；国家机关为公务使用；图使馆为陈列而复制；免费表演已发表作品；翻译作品为少数民族语言、盲文等；

开发形式

软件著作权自开发完成之日起生效