系统架构设计师考试官方教程重点解析（基于最新版教程）

文章目录

- [第一章计算机系统基础](#第一章计算机系统基础)
- - [1.1 计算机组成与体系结构](#1.1 计算机组成与体系结构)
  - [1.2 操作系统核心概念](#1.2 操作系统核心概念)
- [第二章软件工程基础](#第二章软件工程基础)
- - [2.1 软件开发模型](#2.1 软件开发模型)
  - [2.2 需求工程](#2.2 需求工程)
  - [2.3 软件设计基础](#2.3 软件设计基础)
- [第三章系统架构设计理论](#第三章系统架构设计理论)
- - [3.1 软件架构概念](#3.1 软件架构概念)
  - [3.2 架构风格与模式](#3.2 架构风格与模式)
  - [3.3 架构描述语言](#3.3 架构描述语言)
- [第四章分布式系统架构](#第四章分布式系统架构)
- - [4.1 分布式基础理论](#4.1 分布式基础理论)
  - [4.2 分布式协调与一致性](#4.2 分布式协调与一致性)
  - [4.3 分布式事务](#4.3 分布式事务)
- [第五章系统可靠性设计](#第五章系统可靠性设计)
- - [5.1 可靠性指标](#5.1 可靠性指标)
  - [5.2 容错技术](#5.2 容错技术)
  - [5.3 灾难恢复](#5.3 灾难恢复)
- [第六章系统性能设计](#第六章系统性能设计)
- - [6.1 性能指标体系](#6.1 性能指标体系)
  - [6.2 性能优化技术](#6.2 性能优化技术)
  - - 应用层优化
    - 数据库优化
- [第七章软件架构评估](#第七章软件架构评估)
- - [7.1 评估方法论](#7.1 评估方法论)
  - - ATAM（架构权衡分析方法）
    - SAAM（软件架构分析方法）
  - [7.2 质量属性战术](#7.2 质量属性战术)
  - - 可用性战术
    - 性能战术
- [第八章新兴架构技术](#第八章新兴架构技术)
- - [8.1 微服务架构](#8.1 微服务架构)
  - [8.2 云原生架构](#8.2 云原生架构)
  - [8.3 Serverless架构](#8.3 Serverless架构)
- [第九章安全架构设计](#第九章安全架构设计)
- - [9.1 安全设计原则](#9.1 安全设计原则)
  - [9.2 加密技术应用](#9.2 加密技术应用)
- [第十章架构师职业道德](#第十章架构师职业道德)
- - [10.1 职业责任](#10.1 职业责任)
- 各章节分值分布预测
- 备考建议
- - 重点章节学习顺序
  - 官方教程使用技巧

第一章计算机系统基础

1.1 计算机组成与体系结构

重点内容：

冯·诺依曼体系结构：五大部件（运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备）
CPU性能指标：主频、CPI、MIPS、MFLOPS计算公式
存储器层次结构：Cache映射方式（直接映射、组相联、全相联）
指令系统：CISC vs RISC特点对比

必考公式：

复制代码

CPU执行时间 = 指令数 × CPI × 时钟周期时间
Cache命中率 = 命中次数 / 总访问次数

1.2 操作系统核心概念

重点考点：

进程管理：进程状态转换、PCB结构、调度算法（FCFS、SJF、优先级、时间片轮转）
存储管理：页式、段式、段页式存储对比
文件系统：文件分配方式（连续、链接、索引）
死锁：必要条件、预防策略、银行家算法

第二章软件工程基础

2.1 软件开发模型

重点模型：

复制代码

1. 瀑布模型：适用需求明确的项目
2. 增量模型：分批次交付
3. 螺旋模型：风险驱动，包含风险分析
4. 敏捷开发：迭代式，强调客户参与

2.2 需求工程

核心考点：

需求分类：功能需求、非功能需求、设计约束
需求获取技术：访谈、问卷、原型法
需求分析模型：数据流图（DFD）、实体关系图（ERD）
需求验证：评审检查单内容

2.3 软件设计基础

设计原则重点：

模块化设计：高内聚、低耦合的具体体现
信息隐藏：接口与实现分离
抽象化：过程抽象、数据抽象

第三章系统架构设计理论

3.1 软件架构概念

官方定义重点：

架构组成：组件、连接器、配置、约束
架构视图 ：4+1视图模型详解
- 逻辑视图：功能分解
- 开发视图：静态组织
- 进程视图：并发同步
- 物理视图：部署拓扑
- 场景视图：用例驱动

3.2 架构风格与模式

重点风格分类：

数据流风格

管道-过滤器：Unix shell、编译器
批处理序列：传统数据处理系统

调用返回风格

主程序-子程序：结构化编程
面向对象：对象+消息传递
分层架构：OSI七层模型、TCP/IP协议栈

独立组件风格

进程通信：客户端-服务器
事件系统：发布-订阅模式

虚拟机风格

解释器：规则引擎、虚拟机
规则基系统：专家系统

3.3 架构描述语言

重点标准：

ADL核心要素：组件、连接器、接口、配置
U架构图：组件图、部署图、序列图

第四章分布式系统架构

4.1 分布式基础理论

重点定理：

CAP定理：一致性、可用性、分区容错性三选二
BASE理论：基本可用、软状态、最终一致性
FLP不可能定理：异步系统中确定性共识算法的不可能性

4.2 分布式协调与一致性

重点协议：

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Paxos算法：
- 角色：Proposer、Acceptor、Learner
- 阶段：Prepare阶段、Accept阶段
- 应用：Chubby锁服务

Raft算法：
- 子问题：领导选举、日志复制、安全性
- 状态：Leader、Follower、Candidate

4.3 分布式事务

解决方案对比：

方案	优点	缺点	适用场景
2PC	强一致性	同步阻塞、单点故障	数据库集群
3PC	减少阻塞	实现复杂	高可用要求
TCC	高性能	业务侵入性强	电商交易
Saga	长事务支持	补偿逻辑复杂	业务流程

第五章系统可靠性设计

5.1 可靠性指标

重点计算公式：

复制代码

可用性 = MTTF / (MTTF + MTTR) × 100%
可靠性 = e^(-λt)  # λ为失效率
年故障时间 = (1 - 可用性) × 365 × 24 × 3600

5.2 容错技术

重点机制：

冗余设计：硬件冗余、软件冗余、时间冗余
检查点技术：回滚恢复机制
N版本编程：多样性冗余

5.3 灾难恢复

RTO/RPO概念：

RTO（恢复时间目标）：业务中断可接受时间
RPO（恢复点目标）：数据丢失可接受量

第六章系统性能设计

6.1 性能指标体系

重点指标：

时间指标：响应时间、吞吐量、周转时间
资源指标：CPU利用率、内存使用率、I/O吞吐率
容量指标：并发用户数、数据处理量

6.2 性能优化技术

分层优化重点：

应用层优化

java 复制代码

// 缓存优化示例
@Cacheable(key = "#id", unless = "#result == null")
public User findById(Long id) {
    return userRepository.findById(id);
}

// 连接池配置
spring.datasource.hikari.maximum-pool-size=20
spring.datasource.hikari.minimum-idle=5

数据库优化

索引策略：B+树索引、哈希索引、覆盖索引
查询优化：EXPLAIN分析、避免SELECT *
分库分表：水平分片、垂直分片策略

第七章软件架构评估

7.1 评估方法论

重点方法：

ATAM（架构权衡分析方法）

评估步骤：

场景收集：识别质量属性需求
架构方法分析：评估战术对质量属性的影响
敏感点识别：找出关键决策点
权衡分析：不同质量属性间的取舍

SAAM（软件架构分析方法）

应用场景：架构可修改性评估

7.2 质量属性战术

重点战术分类：

可用性战术

错误检测：心跳机制、异常监控
错误恢复：投票机制、主动冗余
错误预防：事务机制、进程监控

性能战术

资源需求：减少处理事件数量
资源管理：引入并发、维持数据副本
资源仲裁：调度策略（FIFO、固定优先级）

第八章新兴架构技术

8.1 微服务架构

重点特征：

服务拆分原则：单一职责、自治性、可独立部署
服务通信：RESTful API、gRPC、消息队列
服务治理：服务发现、配置管理、熔断限流

8.2 云原生架构

核心概念：

复制代码

容器化：Docker镜像管理
编排：Kubernetes Pod/Service/Deployment
服务网格：Istio流量管理
不可变基础设施：版本化部署

8.3 Serverless架构

重点特性：

事件驱动：函数即服务（FaaS）
按需计费：执行时间计量
无状态设计：状态外部化存储

第九章安全架构设计

9.1 安全设计原则

重点原则：

最小权限原则：按需授权
纵深防御：多层安全控制
安全默认值：默认拒绝策略

9.2 加密技术应用

重点算法：

对称加密：AES、DES应用场景
非对称加密：RSA密钥交换
哈希算法：SHA-256、MD5（已不安全）

第十章架构师职业道德

10.1 职业责任

重点内容：

技术决策责任：架构选择的技术影响评估
团队协作：知识传递、技术指导
持续学习：技术跟踪、能力提升

各章节分值分布预测

章节	选择题分值	案例题概率	论文相关度
第一章	8-10分	低	低
第二章	10-12分	中	中
第三章	12-15分	高	高
第四章	10-12分	高	高
第五章	6-8分	中	中
第六章	8-10分	高	高
第七章	5-7分	高	中
第八章	10-12分	高	高
第九章	6-8分	中	中
第十章	2-3分	低	低

备考建议

重点章节学习顺序

第一梯队：第三、四、六、八章（架构核心）
第二梯队：第二、七章（软件工程与评估）
第三梯队：第一、五、九章（基础与专项）
第四梯队：第十章（职业道德）

官方教程使用技巧

精读重点：第三、四、六章需要反复阅读
实践结合：每个架构概念联系实际项目经验
习题巩固：完成每章后的思考题和练习题
案例积累：收集各章节的典型案例分析

注：本重点解析基于最新版官方教程，具体学习时请以实际教程章节为准。

系统架构设计师考试官方教程重点解析（基于最新版教程）

文章目录

第一章 计算机系统基础

1.1 计算机组成与体系结构

1.2 操作系统核心概念

第二章 软件工程基础

2.1 软件开发模型

2.2 需求工程

2.3 软件设计基础

第三章 系统架构设计理论

3.1 软件架构概念

3.2 架构风格与模式

数据流风格

调用返回风格

独立组件风格

虚拟机风格

3.3 架构描述语言

第四章 分布式系统架构

4.1 分布式基础理论

4.2 分布式协调与一致性

4.3 分布式事务

第五章 系统可靠性设计

5.1 可靠性指标

5.2 容错技术

5.3 灾难恢复

第六章 系统性能设计

6.1 性能指标体系

6.2 性能优化技术

应用层优化

数据库优化

第七章 软件架构评估

7.1 评估方法论

ATAM（架构权衡分析方法）

SAAM（软件架构分析方法）

7.2 质量属性战术

可用性战术

性能战术

第八章 新兴架构技术

8.1 微服务架构

8.2 云原生架构

8.3 Serverless架构

第九章 安全架构设计

9.1 安全设计原则

9.2 加密技术应用

第十章 架构师职业道德

10.1 职业责任

各章节分值分布预测

备考建议

重点章节学习顺序

官方教程使用技巧

第一章计算机系统基础

第二章软件工程基础

第三章系统架构设计理论

第四章分布式系统架构

第五章系统可靠性设计

第六章系统性能设计

第七章软件架构评估

第八章新兴架构技术

第九章安全架构设计

第十章架构师职业道德