系统架构设计师教程（第2版）

系统架构设计师教程（第2版）作为全国计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试指定用书，系统地介绍了系统架构设计师的基本要求，应具备的基础知识和需要掌握的知识。 全书分上、下两篇，共计 20 章。上篇为综合知识，介绍了系统架构设计师应熟练掌握的基本知识，主要包括绪论、计算机系统、信息系统、信息安全技术、软件工程、数据库设计、系统架构设计、系统质量属性与架构评估、软件可靠性、软件架构的演化和维护、未来信息综合技术等诸多基本知识和方法。下篇为案例分析，分门别类地详细介绍了系统架构设计的相关理论、方法和案例分析，主要包括信息系统架构、层次式架构、云原生架构、面向服务架构、嵌入式系统架构、通信系统架构、安全架构和大数据架构等诸多设计理论和案例。 系统架构设计师教程（第2版）全面阐述了系统架构设计师需掌握的各方面知识和技能，特别是对合格架构师应具备的理论与实践知识做了详细讲述。 系统架构设计师教程（第2版）是参加计算机软件水平考试—系统架构设计师考生的必备考试用书。凡通过本考试的考生，便具备了全国认可的、本行业的高级工程师资格。

目 录 上 篇 第1章 绪论 3 1.1 系统架构概述 3 1.1.1 系统架构的定义及发展历程 4 1.1.2 软件架构的常用分类及建模方法 9 1.1.3 软件架构的应用场景 13 1.1.4 软件架构的发展未来 13 1.2 系统架构设计师概述 14 1.2.1 架构设计师的定义、职责和任务 15 1.2.2 架构设计师应具备的专业素质 16 1.2.3 架构设计师的知识结构 17 1.3 如何成为一名好的系统架构设计师 18 1.3.1 如何衡量一名优秀架构设计师 18 1.3.2 从工程师到系统架构设计师的演化 20 第2章 计算机系统基础知识 24 2.1 计算机系统概述 24 2.2 计算机硬件 25 2.2.1 计算机硬件组成 25 2.2.2 处理器 25 2.2.3 存储器 26 2.2.4 总线 27 2.2.5 接口 27 2.2.6 外部设备 27 2.3 计算机软件 28 2.3.1 计算机软件概述 28 2.3.2 操作系统 28 2.3.3 数据库 32 2.3.4 文件系统 37 2.3.5 网络协议 41 2.3.6 中间件 41 2.3.7 软件构件 43 2.3.8 应用软件 46 2.4 嵌入式系统及软件 47 2.4.1 嵌入式系统的组成及特点 47 2.4.2 嵌入式系统的分类 49 2.4.3 嵌入式软件的组成及特点 49 2.4.4 安全攸关软件的安全性设计 52 2.5 计算机网络 56 2.5.1 网络的基本概念 56 2.5.2 通信技术 59 2.5.3 网络技术 63 2.5.4 组网技术 70 2.5.5 网络工程 75 2.6 计算机语言 75 2.6.1 计算机语言的组成 75 2.6.2 计算机语言的分类 76 2.7 多媒体 87 2.7.1 多媒体概述 87 2.7.2 多媒体系统的关键技术 88 2.8 系统工程 91 2.8.1 系统工程概述 91 2.8.2 系统工程方法 93 2.8.3 系统工程的生命周期 97 2.8.4 基于模型的系统工程 100 2.9 系统性能 101 2.9.1 性能指标 101 2.9.2 性能计算 102 2.9.3 性能设计 102 2.9.4 性能评估 103 第3章 信息系统基础知识 105 3.1 信息系统概述 105 3.1.1 信息系统的定义 105 3.1.2 信息系统的发展 106 3.1.3 信息系统的分类 107 3.1.4 信息系统的生命周期 109 3.1.5 信息系统建设原则 110 3.1.6 信息系统开发方法 112 3.2 业务处理系统（TPS） 114 3.2.1 业务处理系统的概念 114 3.2.2 业务处理系统的功能 115 3.2.3 业务处理系统的特点 118 3.3 管理信息系统（MIS） 119 3.3.1 管理信息系统的概念 119 3.3.2 管理信息系统的功能 120 3.3.3 管理信息系统的组成 121 3.4 决策支持系统（DSS） 123 3.4.1 决策支持系统的概念 123 3.4.2 决策支持系统的功能 125 3.4.3 决策支持系统的特点 126 3.4.4 决策支持系统的组成 126 3.5 专家系统（ES） 128 3.5.1 专家系统的概念 128 3.5.2 专家系统的特点 129 3.5.3 专家系统的组成 130 3.6 办公自动化系统（OAS） 133 3.6.1 办公自动化系统的概念 133 3.6.2 办公自动化系统的功能 134 3.6.3 办公自动化系统的组成 135 3.7 企业资源规划（ERP） 136 3.7.1 企业资源规划的概念 136 3.7.2 企业资源规划的结构 136 3.7.3 企业资源规划的功能 139 3.8 典型信息系统架构模型 139 3.8.1 政府信息化与电子政务 139 3.8.2 企业信息化与电子商务 142 第4章 信息安全技术基础知识 145 4.1 信息安全基础知识 145 4.1.1 信息安全的概念 145 4.1.2 信息存储安全 146 4.1.3 网络安全 147 4.2 信息系统安全的作用与意义 148 4.3 信息安全系统的组成框架 149 4.3.1 技术体系 149 4.3.2 组织机构体系 150 4.3.3 管理体系 150 4.4 信息加解密技术 150 4.4.1 数据加密 150 4.4.2 对称密钥加密算法 151 4.4.3 非对称密钥加密算法 152 4.5 密钥管理技术 153 4.5.1 对称密钥的分配与管理 153 4.5.2 公钥加密体制的密钥管理 155 4.5.3 公钥加密分配单钥密码体制的密钥 155 4.6 访问控制及数字签名技术 156 4.6.1 访问控制技术 156 4.6.2 数字签名 158 4.7 信息安全的抗攻击技术 160 4.7.1 密钥的选择 160 4.7.2 拒绝服务攻击与防御 161 4.7.3 欺骗攻击与防御 163 4.7.4 端口扫描 165 4.7.5 强化TCP/IP堆栈以抵御拒绝服务攻击 167 4.7.6 系统漏洞扫描 168 4.8 信息安全的保障体系与评估方法 170 4.8.1 计算机信息系统安全保护等级 170 4.8.2 安全风险管理 170 第5章 软件工程基础知识 175 5.1 软件工程 175 5.1.1 软件工程定义 175 5.1.2 软件过程模型 176 5.1.3 敏捷模型 179 5.1.4 统一过程模型（RUP） 182 5.1.5 软件能力成熟度模型 184 5.2 需求工程 185 5.2.1 需求获取 187 5.2.2 需求变更 189 5.2.3 需求追踪 192 5.3 系统分析与设计 192 5.3.1 结构化方法 192 5.3.2 面向对象方法 200 5.4 软件测试 205 5.4.1 测试方法 205 5.4.2 测试阶段 206 5.5 净室软件工程 208 5.5.1 理论基础 208 5.5.2 技术手段 209 5.5.3 应用与缺点 209 5.6 基于构件的软件工程 210 5.6.1 构件和构件模型 210 5.6.2 CBSE过程 211 5.6.3 构件组装 212 5.7 软件项目管理 213 5.7.1 项目管理概述 213 5.7.2 软件进度管理 213 5.7.3 软件配置管理 215 5.7.4 软件质量管理 215 5.7.5 软件风险管理 217 第6章 数据库设计基础知识 218 6.1 数据库基本概念 218 6.1.1 数据库技术的发展 218 6.1.2 数据模型 220 6.1.3 数据库管理系统 221 6.1.4 数据库三级模式 223 6.2 关系数据库 224 6.2.1 关系数据库基本概念 224 6.2.2 关系运算 227 6.2.3 关系数据库设计基本理论 231 6.3 数据库设计 234 6.3.1 数据库设计的基本步骤 234 6.3.2 数据需求分析 235 6.3.3 概念结构设计 235 6.3.4 逻辑结构设计 237 6.3.5 物理设计 239 6.3.6 数据库实施 241 6.3.7 数据库运行维护 242 6.4 应用程序与数据库的交互 243 6.4.1 库函数级别访问接口 243 6.4.2 嵌入SQL访问接口 243 6.4.3 通用数据接口标准 244 6.4.4 ORM访问接口 245 6.5 NoSQL数据库 246 6.5.1 分类与特点 246 6.5.2 体系框架 247 第7章 系统架构设计基础知识 248 7.1 软件架构概念 248 7.1.1 软件架构的定义 248 7.1.2 软件架构设计与生命周期 248 7.1.3 软件架构的重要性 252 7.2 基于架构的软件开发方法 254 7.2.1 体系结构的设计方法概述 254 7.2.2 概念与术语 254 7.2.3 基于体系结构的开发模型 255 7.2.4 体系结构需求 255 7.2.5 体系结构设计 256 7.2.6 体系结构文档化 257 7.2.7 体系结构复审 257 7.2.8 体系结构实现 258 7.2.9 体系结构的演化 258 7.3 软件架构风格 259 7.3.1 软件架构风格概述 259 7.3.2 数据流体系结构风格 259 7.3.3 调用/返回体系结构风格 260 7.3.4 以数据为中心的体系结构风格 262 7.3.5 虚拟机体系结构风格 263 7.3.6 独立构件体系结构风格 264 7.4 软件架构复用 265 7.4.1 软件架构复用的定义及分类 265 7.4.2 软件架构复用的原因 265 7.4.3 软件架构复用的对象及形式 265 7.4.4 软件架构复用的基本过程 266 7.5 特定领域软件体系结构 267 7.5.1 DSSA的定义 267 7.5.2 DSSA的基本活动 268 7.5.3 参与DSSA的人员 269 7.5.4 DSSA的建立过程 269 第8章 系统质量属性与架构评估 271 8.1 软件系统质量属性 271 8.1.1 质量属性概念 271 8.1.2 面向架构评估的质量属性 272 8.1.3 质量属性场景描述 274 8.2 系统架构评估 277 8.2.1 系统架构评估中的重要概念 278 8.2.2 系统架构评估方法 279 8.3 ATAM方法架构评估实践 289 8.3.1 阶段1—演示（Presentation） 289 8.3.2 阶段2—调查和分析 292 8.3.3 阶段3—测试 299 8.3.4 阶段4—报告ATAM 304 第9章 软件可靠性基础知识 305 9.1 软件可靠性基本概念 305 9.1.1 软件可靠性定义 305 9.1.2 软件可靠性的定量描述 307 9.1.3 可靠性目标 309 9.1.4 可靠性测试的意义 310 9.1.5 广义的可靠性测试与狭义的可靠性测试 311 9.2 软件可靠性建模 312 9.2.1 影响软件可靠性的因素 312 9.2.2 软件可靠性的建模方法 312 9.2.3 软件的可靠性模型分类 314 9.3 软件可靠性管理 316 9.4 软件可靠性设计 318 9.4.1 容错设计技术 319 9.4.2 检错技术 320 9.4.3 降低复杂度设计 320 9.4.4 系统配置技术 321 9.5 软件可靠性测试 322 9.5.1 软件可靠性测试概述 322 9.5.2 定义软件运行剖面 322 9.5.3 可靠性测试用例设计 323 9.5.4 可靠性测试的实施 324 9.6 软件可靠性评价 326 9.6.1 软件可靠性评价概述 326 9.6.2 怎样选择可靠性模型 326 9.6.3 可靠性数据的收集 327 9.6.4 软件可靠性的评估和预测 328 第10章 软件架构的演化和维护 330 10.1 软件架构演化和定义的关系 330 10.1.1 演化的重要性 330 10.1.2 演化和定义的关系 331 10.2 面向对象软件架构演化过程 331 10.2.1 对象演化 331 10.2.2 消息演化 332 10.2.3 复合片段演化 334 10.2.4 约束演化 336 10.3 软件架构演化方式的分类 336 10.3.1 软件架构演化时期 336 10.3.2 软件架构静态演化 337 10.3.3 软件架构动态演化 340 10.4 软件架构演化原则 347 10.5 软件架构演化评估方法 351 10.5.1 演化过程已知的评估 351 10.5.2 演化过程未知的评估 354 10.6 大型网站系统架构演化实例 354 10.6.1 第一阶段：单体架构 355 10.6.2 第二阶段：垂直架构 355 10.6.3 第三阶段：使用缓存改善网站性能 355 10.6.4 第四阶段：使用服务集群改善网站并发处理能力 356 10.6.5 第五阶段：数据库读写分离 357 10.6.6 第六阶段：使用反向代理和CDN加速网站响应 358 10.6.7 第七阶段：使用分布式文件系统和分布式数据库系统 359 10.6.8 第八阶段：使用NoSQL和搜索引擎 359 10.6.9 第九阶段：业务拆分 360 10.6.10 第十阶段：分布式服务 361 10.7 软件架构维护 362 10.7.1 软件架构知识管理 362 10.7.2 软件架构修改管理 363 10.7.3 软件架构版本管理 363 10.7.4 软件架构可维护性度量实践 364 第11章 未来信息综合技术 369 11.1 信息物理系统技术概述 369 11.1.1 信息物理系统的概念 369 11.1.2 CPS的实现 370 11.1.3 信息物理系统的建设和应用 372 11.2 人工智能技术概述 374 11.2.1 人工智能的概念 374 11.2.2 人工智能的发展历程 375 11.2.3 人工智能关键技术 376 11.3 机器人技术概述 380 11.3.1 机器人的概念 380 11.3.2 机器人的定义和发展历程 380 11.3.3 机器人4.0的核心技术 381 11.3.4 机器人的分类 383 11.4 边缘计算概述 384 11.4.1 边缘计算概念 384 11.4.2 边缘计算的定义 385 11.4.3 边缘计算的特点 386 11.4.4 边云协同 386 11.4.5 边缘计算的安全 387 11.4.6 边缘计算应用场合 388 11.5 数字孪生体技术概述 390 11.5.1 数字孪生体发展历程 390 11.5.2 数字孪生体的定义 391 11.5.3 数字孪生体的关键技术 392 11.5.4 数字孪生体的应用 393 11.6 云计算和大数据技术概述 394 11.6.1 云计算技术概述 395 11.6.2 大数据技术概述 398 下 篇 第12章 信息系统架构设计理论与实践 405 12.1 信息系统架构基本概念及发展 405 12.1.1 信息系统架构的概述 405 12.1.2 信息系统架构的发展 406 12.1.3 信息系统架构的定义 406 12.2 信息系统架构 408 12.2.1 架构风格 408 12.2.2 信息系统架构分类 408 12.2.3 信息系统架构的一般原理 410 12.2.4 信息系统常用4种架构模型 411 12.2.5 企业信息系统的总体框架 415 12.3 信息系统架构设计方法 417 12.3.1 ADM架构开发方法 417 12.3.2 信息化总体架构方法 433 12.4 信息系统架构案例分析 438 12.4.1 价值驱动的体系结构—连接产品策略与体系结构 438 12.4.2 Web服务在HL7上的应用—Web服务基础实现框架 441 12.4.3 以服务为中心的企业整合 446 第13章 层次式架构设计理论与实践 451 13.1 层次式体系结构概述 451 13.2 表现层框架设计 453 13.2.1 表现层设计模式 453 13.2.2 使用XML设计表现层，统一Web Form与Windows Form的外观 455 13.2.3 表现层中UIP设计思想 456 13.2.4 表现层动态生成设计思想 458 13.3 中间层架构设计 458 13.3.1 业务逻辑层组件设计 458 13.3.2 业务逻辑层工作流设计 459 13.3.3 业务逻辑层实体设计 460 13.3.4 业务逻辑层框架 463 13.4 数据访问层设计 464 13.4.1 5种数据访问模式 464 13.4.2 工厂模式在数据访问层应用 466 13.4.3 ORM、Hibernate与CMP2.0设计思想 469 13.4.4 灵活运用XML Schema 470 13.4.5 事务处理设计 471 13.4.6 连接对象管理设计 473 13.5 数据架构规划与设计 473 13.5.1 数据库设计与类的设计融合 473 13.5.2 数据库设计与XML设计融合 474 13.6 物联网层次架构设计 475 13.7 层次式架构案例分析 476 13.7.1 电子商务网站（网上商店PetShop） 476 13.7.2 基于物联网架构的电子小票服务系统 480 第14章 云原生架构设计理论与实践 482 14.1 云原生架构产生背景 482 14.2 云原生架构内涵 484 14.2.1 云原生架构定义 484 14.2.2 云原生架构原则 486 14.2.3 主要架构模式 488 14.2.4 典型的云原生架构反模式 491 14.3 云原生架构相关技术 492 14.3.1 容器技术 492 14.3.2 云原生微服务 494 14.3.3 无服务器技术 496 14.3.4 服务网格 498 14.4 云原生架构案例分析 500 14.4.1 某旅行公司云原生改造 500 14.4.2 云原生技术助力某汽车公司数字化转型实践 502 14.4.3 某快递公司核心业务系统云原生改造 504 14.4.4 某电商业务云原生改造 507 14.4.5 某体育用品公司基于云原生架构的业务中台构建 508 第15章 面向服务架构设计理论与实践 512 15.1 SOA的相关概念 512 15.1.1 SOA的定义 512 15.1.2 业务流程与BPEL 512 15.2 SOA的发展历史 513 15.2.1 SOA的发展历史 513 15.2.2 国内SOA的发展现状与国外对比 514 15.2.3 SOA的微服务化发展 515 15.3 SOA的参考架构 516 15.4 SOA主要协议和规范 521 15.4.1 UDDI协议 522 15.4.2 WSDL规范 522 15.4.3 SOAP协议 523 15.4.4 REST规范 524 15.5 SOA设计的标准要求 525 15.5.1 文档标准化 525 15.5.2 通信协议标准 525 15.5.3 应用程序统一登记与集成 525 15.5.4 服务质量（QoS） 525 15.6 SOA的作用 526 15.7 SOA的设计原则 527 15.8 SOA的设计模式 528 15.8.1 服务注册表模式 528 15.8.2 企业服务总线模式 529 15.8.3 案例研究 530 15.8.4 微服务模式 531 15.9 构建SOA架构时应该注意的问题 534 15.9.1 原有系统架构中的集成需求 534 15.9.2 服务粒度的控制以及无状态服务的设计 535 15.10 SOA实施的过程 536 15.10.1 选择SOA解决方案 536 15.10.2 业务流程分析 537 第16章 嵌入式系统架构设计理论与实践 541 16.1 嵌入式系统概述 541 16.1.1 嵌入式系统发展历程 541 16.1.2 嵌入式系统硬件体系结构 541 16.1.3 嵌入式软件架构概述 548 16.2 嵌入式系统软件架构原理与特征 550 16.2.1 两种典型的嵌入式系统架构模式 550 16.2.2 嵌入式操作系统 551 16.2.3 嵌入式数据库 565 16.2.4 嵌入式中间件 573 16.2.5 嵌入式系统软件开发环境 578 16.3 嵌入式系统软件架构设计方法 583 16.3.1 基于架构的软件设计开发方法的应用 583 16.3.2 属性驱动的软件设计方法 583 16.3.3 实时系统设计方法 587 16.4 嵌入式系统软件架构案例分析 590 16.4.1 鸿蒙操作系统架构案例分析 590 16.4.2 面向安全攸关系统的跨领域GENESYS系统架构案例分析 593 16.4.3 物联网操作系统软件架构案例分析 597 第17章 通信系统架构设计理论与实践 599 17.1 通信系统概述 599 17.2 通信系统网络架构 599 17.2.1 局域网网络架构 599 17.2.2 广域网网络架构 603 17.2.3 移动通信网网络架构 607 17.2.4 存储网络架构 609 17.2.5 软件定义网络架构 611 17.3 网络构建关键技术 612 17.3.1 网络高可用设计 612 17.3.2 IPv4与IPv6融合组网技术 614 17.3.3 SDN技术 616 17.4 网络构建和设计方法 617 17.4.1 网络需求分析 617 17.4.2 网络技术遴选及设计 618 17.4.3 网络安全 622 17.4.4 绿色网络设计方法 624 17.5 通信网络构建案例分析 626 17.5.1 高可用网络构建分析 626 17.5.2 园区网双栈构建分析 630 17.5.3 5G网络应用 631 第18章 安全架构设计理论与实践 633 18.1 安全架构概述 633 18.1.1 信息安全面临的威胁 633 18.1.2 安全架构的定义和范围 635 18.1.3 与信息安全相关的国内外标准及组织 635 18.2 安全模型 638 18.2.1 状态机模型 639 18.2.2 Bell-LaPadula模型 640 18.2.3 Biba模型 641 18.2.4 Clark-Wilson模型 642 18.2.5 Chinese Wall模型 643 18.3 系统安全体系架构规划框架 644 18.3.1 安全技术体系架构 644 18.3.2 信息系统安全体系规划 645 18.3.3 信息系统安全规划框架 646 18.4 信息安全整体架构设计（WPDRRC模型） 648 18.4.1 WPDRRC信息安全体系架构模型 648 18.4.2 信息安全体系架构设计 649 18.5 网络安全体系架构设计 653 18.5.1 OSI的安全体系架构概述 653 18.5.2 认证框架 656 18.5.3 访问控制框架 657 18.5.4 机密性框架 658 18.5.5 完整性框架 659 18.5.6 抗抵赖框架 659 18.6 数据库系统的安全设计 661 18.6.1 数据库安全设计的评估标准 661 18.6.2 数据库的完整性设计 662 18.7 系统架构的脆弱性分析 664 18.7.1 概述 664 18.7.2 软件脆弱性 665 18.7.3 典型软件架构的脆弱性分析 668 18.8 安全架构设计案例分析 671 18.8.1 电子商务系统的安全性设计 671 18.8.2 基于混合云的工业安全架构设计 674 第19章 大数据架构设计理论与实践 676 19.1 传统数据处理系统存在的问题 676 19.2 大数据处理系统架构分析 678 19.2.1 大数据处理系统面临挑战 678 19.2.2 大数据处理系统架构特征 679 19.3 Lambda架构 680 19.3.1 Lambda架构对大数据处理系统的理解 680 19.3.2 Lambda架构应用场景 680 19.3.3 Lambda架构介绍 681 19.3.4 Lambda架构的实现 684 19.3.5 Lambda架构优缺点 685 19.3.6 Lambda与其他架构模式对比 685 19.4 Kappa架构 686 19.4.1 Kappa架构下对大数据处理系统的理解 686 19.4.2 Kappa架构介绍 687 19.4.3 Kappa架构的实现 688 19.4.4 Kappa架构的优缺点 688 19.4.5 常见Kappa架构变形 689 19.5 Lambda架构与Kappa架构的对比和设计选择 690 19.5.1 Lambda架构与Kappa架构的特性对比 690 19.5.2 Lambda架构与Kappa架构的设计选择 692 19.6 大数据架构设计案例分析 692 19.6.1 Lambda架构在某网奥运中的大数据应用 692 19.6.2 Lambda架构在某网广告平台的应用与演进 694 19.6.3 某证券公司大数据系统 697 19.6.4 某电商智能决策大数据系统 699 第20章 系统架构设计师论文写作要点 702 20.1 写作注意事项 702 20.1.1 做好准备工作 702 20.1.2 论文写作格式 703 20.2 如何解答试题 704 20.2.1 论文解答步骤 705 20.2.2 论文解答实例 705 20.3 论文写作方法 708 20.3.1 如何写好摘要 708 20.3.2 如何写好正文 709 20.3.3 摘要和正文的关系 711 20.4 常见问题及解决办法 711

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  来源：豆瓣 发布时间：2025-04-30 22:46:08

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