软考架构师必知30个核心知识点

软考系统架构设计师杂项知识点集萃（163）

架构设计中的非功能性需求

非功能性需求是系统架构设计中容易被忽视但至关重要的部分，包括性能、可用性、安全性、可扩展性等。性能需求需明确响应时间、吞吐量等指标，例如金融系统要求每秒处理万级交易。可用性通常以“几个9”衡量，如99.99%代表年故障时间不超过52分钟。安全性设计需覆盖数据加密、访问控制及合规性（如GDPR）。可扩展性需通过微服务、容器化等技术实现横向扩展。

分布式系统一致性模型

分布式系统中常见的一致性模型包括强一致性、最终一致性和因果一致性。强一致性（如CP系统）保证所有节点数据实时同步，但牺牲可用性；最终一致性（如AP系统）允许短暂不一致，适合电商场景。BASE理论（Basically Available, Soft state, Eventually consistent）是CAP理论的补充，强调柔性状态和最终一致性。实践案例包括ZooKeeper的ZAB协议与Redis Cluster的Gossip协议。

云原生架构关键技术

云原生架构的核心技术包括容器化（Docker）、编排（Kubernetes）、服务网格（Istio）和无服务器（Serverless）。Kubernetes通过Deployment实现滚动升级，HPA自动扩缩容。服务网格提供熔断、流量镜像等能力，例如Istio的Envoy代理。无服务器架构中，AWS Lambda的事件驱动模型需注意冷启动问题，可通过预留实例优化。

性能优化中的缓存策略

多级缓存是提升性能的常见方案，包括客户端缓存（浏览器LocalStorage）、CDN缓存、反向代理缓存（Nginx）和应用层缓存（Redis）。缓存更新策略有Cache-Aside（先读DB再更新缓存）、Write-Through（同步写缓存与DB）和Write-Behind（异步写）。布隆过滤器可解决缓存穿透问题，LRU或TTL机制避免缓存雪崩。

微服务架构的治理挑战

微服务治理需解决服务发现（Eureka/Nacos）、链路追踪（Zipkin/Jaeger）、熔断限流（Hystrix/Sentinel）等问题。Spring Cloud Gateway可通过Predicate与Filter实现动态路由，Sentinel的QPS限流需结合Warm Up规则防止突发流量。分布式事务方案如Seata的AT模式，通过全局锁保证ACID。

遗留系统现代化改造

改造方法包括绞杀者模式（逐步替换）、防腐层（适配旧接口）和重构。防腐层可通过API网关封装SOAP服务为RESTful接口。数据库迁移需使用双写模式或CDC工具（Debezium）。案例参考Netflix将单体架构拆分为500+微服务的渐进式过程。

架构评估中的ATAM方法

架构权衡分析法（ATAM）通过场景收集、需求映射和敏感点分析评估架构。质量属性树（QAT）将可用性分解为故障检测、恢复时间等子属性。参与角色包括评估团队、项目干系人，输出为风险列表和决策记录。例如评估电商系统时，高并发场景需优先考虑水平扩展能力。

前沿技术融合实践

量子计算对密码学的影响需关注后量子加密算法（如Lattice-Based Cryptography）。边缘计算中，KubeEdge可实现容器化部署与资源调度。AI与架构结合时，AutoML可用于参数调优，如Kubernetes的智能资源推荐。区块链的智能合约需考虑Oracle问题与Gas费用优化。

（注：以上内容为技术要点提炼，实际应用需结合具体场景验证。）

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