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  • 系统架构师论文
    2021-12-25 11:17:46

    【软考系统架构设计师】2019年下系统架构师论文写作历年真题

    2019年系统架构师论文写作真题第一题(软件设计方法)

    论软件设计方法及其应用
    软件设计(Software Design,SD)根据软件需求规格说明书设计软件系统的整体结构、划分功能模块、确定每个模块的实现算法以及程序流程等,形成软件的具体设计方案。软件设计把许多事物和问题按不同的层次和角度进行抽象,将问题或事物进行模块化分解,以便更容易解决问题。分解得越细,模块数量也就越多,设计者需要考虑模块之间的耦合度。
    请围绕“论软件设计方法及其应用”论题,依次从以下三个方面进行论述。
    1.概要叙述你所参与管理或开发的软件项目,以及你在其中所承担的主要工作。
    2.详细阐述有哪些不同的软件设计方法,并说明每种方法的适用场景。
    3.详细说明你所参与的软件开发项目中,使用了哪种软件设计方法,具体实施效果如何。

    软件设计方法包括有:模型驱动设计,面向对象设计,结构化设计,快速应用开发,原型设计,信息工程法。
    1)模型驱动设计
    模型驱动设计是一种系统设计方法,强调通过绘制图形化系统模型描述系统的技术和实现。通常从模型驱动分析中开发的逻辑模型导出系统设计模型,最终系统设计模型将作为构造和实现新系统的蓝图。
    2)结构化设计
    它是一种面向过程的系统设计技术,它将系统过程分解成一个容易实现和维护的计算机程序模块。把一个程序设计成一个自顶向下的模块层次,一个模块就是一组指令:一个程序片段,程序块,子程序或者子过程,这些模块自顶向下按照各种设计规则和设计指南进行开发,模块需要满足高内聚松散耦合的特征。
    3)信息工程法
    信息工程是一种用来计划,分析和设计信息系统的模型驱动的,以数据为中心的但对过程敏感的技术。信息工程模型是一些说明和同步系统的数据和过程的图形。信息工程的主要工具就是数据模型图(物理实体关系图)。
    4)原型设计
    原型法是一种反复迭代过程,它需要设计人员和用户之间保持紧密的工作关系,通过构造一个预期系统的小规模的,不完整的但可以工作的示例来与用户交互设计的结果。原型设计方法鼓励并要求最终用户主动参与,这增加了最终用户对项目的信心和支持。更好地适应用户总是想改变想法的自然情况。原型是主动的模型,最终用户可以看到并与之交互。
    5)面向对象设计
    是一种新的设计策略,用于精炼早期面向对象分析阶段确定的对象需求定义,并定义新的与设计相关的对象。
    面向对象设计是面向对象分析的延伸,有利于消除数据和过程的分离。
    6)快速应用开发
    是一种系统设计方法,是各种结构化技术(特别是数据驱动的信息工程)与原型化技术和联合应用开发技术的结合,用以加速系统的开发。
    快速应用开发要求反复的使用结构化技术和原型技术来定义用户的需求并设计最终系统。

    2019年系统架构师论文写作真题第二题(系统架构评估)

    论软件系统架构评估及其应用
    对于软件系统,尤其是大规模复杂软件系统而言,软件系统架构对于确保最终系统的质量具有十分重要的意义。在系统架构设计结束后,为保证架构设计的合理性、完整性和针对性,保证系统质量,降低成本及投资风险,需要对设计好的系统架构进行评估。架构评估是软件开发过程中的重要环节。
    请围绕“软件系统架构评估及其应用”论题,依次从以下三个方面进行论述。
    1.概要叙述你所参与管理或开发的软件项目,以及你在其中所承担的主要工作。
    2.详细阐述有哪些不同的软件系统架构评估方法,并从评估目标、质量属性和评估活动等方面论述其区别。
    3.详细说明你所参与的软件开发项目中,使用了哪种评估方法,具体实施过程和效果如何

    常见的系统体系架构分析方法有 SAAM 和 ATAM 。
    SAAM (Scenarios-based Architecture Analysis Method) 是一种非功能质量属性的体系架构分析方法。最初用于比较不同的体系架构,分析架构的可修改性,后来也用于其他的质量属性,如可移植性、可扩充性等 。
    1)特定目标
    对描述应用程序属性的文档,验证基本体系结构假设和原则 。SAAM不仅能够评估体系结构对于特定系统需求的适用能力,也能被用来比较不同的体系结构 。
    2)评估活动
    SAAM的过程包括了五个步骤:即场景开发,体系结构描述,单个场景评估,场景交互,总体评估。
    ATAM ( Architecture Tradeoff Analysis Method) 是在 SAAM 的基础上发展起来的,主要针对性能、实用性、安全性和可修改性,在系统开发之前,对这些质量属性进行评价和折中 。
    (1)特定目标:在考虑多个相互影响的质量属性的情况下,从原则上提供一种理解软件体系结构的能力的方法,使用该方法确定在多个质量属性之间折中的必要性 。
    (2) 评估活动:分为四个主要的活动领域,分别是场景和需求收集、体系结构视图和场景实现、属性模型构造和分析、折中。

    2019年系统架构师论文写作真题第三题(新技术数据湖)

    论数据湖技术及其应用
    近年来,随着移动互联网、物联网、工业互联网等技术的不断发展,企业级应用面临的数据规模不断增大,数据类型异常复杂。针对这一问题,业界提出“数据湖(Data Lake) ”这一新型的企业数据管理技术。数据湖是一个存储企业各种原始数据的大型仓库, 支持对任意规模的结构化、半结构化和非结构化数据进行集中式存储,数据按照原有结构进行存储,无须进行结构化处理;数据湖中的数据可供存取、处理、分析及传输,支撑大数据处理 、实时分析、机器学习、数据可视化等多种应用,最终支持企业的智能决策过程。
    请围绕“数据湖技术及其应用”论题,依次从以下三个方面进行论述。
    1.概要叙述你所参与管理或开发的软件项目,以及你在其中所承担的主要工作。
    2.详细阐述数据湖技术,并从主要数据来源、数据模式 ((Schema ))转换时机、数据存储成本、数据质量、面对用户和主要支撑应用类型等5个方面详细论述数据湖技术与数据仓库技术的差异。
    3.详细说明你所参与的软件开发项目中,如何采用数据湖技术进行企业数据管理,并说明具体实施过程以及应用效果 。

    数据仓库是一个优化的数据库,用于分析来自事务系统和业务线应用程序的关系数据。数据仓库技术需要事先定义数据结构和数据模式(Schema)以优化快速SQL查询 ,其中结果通常用于操作报告和分析。数据经过了清理、丰富和转换,因此可以充当用户可信任的“单一信息源”。
    与数据仓库不同,数据湖能够同时存储来自业务线应用程序的关系数据,以及来自移动应用程序、物联网设备和社交媒体的非关系数据 。
    在进行数据捕获时,无须定义数据结构或数据模式(Schema)。数据湖支持用户对数据使用不同类型的分析(如 SQL 查询、大数据分析、全文搜索、实时分析和机器学习等),为企业智能决策提供支撑。
    下面从主要数据来源、数据模式转换时机、数据存储成本、数据质量、面对用户和主要支撑应用类型等六个方面对数据湖技术和数据仓库技术进行比较:

    特征 数据湖 数据仓库
    主要数据来源 来自物联网设备,互联网,移动应用程序,社交媒体和企业应用程序的结构化,半结构化和非结构化数据 来自事务系统,运营数据库和业务线应用程序的结构化数据
    数据模式转换时机 数据进入数据湖时不进行相应的模式转换,在进行实际数据分析时才进行模式转换 在进入数据仓库之前(需要提前设计数据仓库的Schema)
    数据存储成本 通常基于非关系型数据库,数据存储成本相对较低 通常基于关系型数据库,数据存储成本较高
    数据质量 原始的,未经处理的数据 可作为重要事实依据的高质量数据
    面对用户 业务分析师,应用开发人员和数据科学家 业务分析师
    主要支撑应用类型 机器学习,应用分析,数据发现和分析 批处理报告,商业智能

    2019年系统架构师论文写作真题第四题(负载均衡)

    论负载均衡技术在Web系统中的应用
    负载均衡技术是提升Web系统性能的重要方法。利用负载均衡技术,可将负载(工作任务)进行平衡、分摊到多个操作单元上执行,从而协同完成工作任务,达到提升Web系统性能的目的 。
    请围绕“负载均衡技术在Web系统中的应用”论题,依次从以下三个方面进行论述。
    1.概要叙述你参与管理和开发的软件项目,以及你在其中所承担的主要工作。
    2.详细阐述常见的三种负载均衡算法,说明算法的基本原理。
    3.详细说明你所参与的软件开发项目中,如何基于负载均衡算法实现Web应用系统的负载均衡

    现有的负载均衡算法主要分为静态和动态两类。静态负载均衡算法以固定的概率分配任务,不考虑服务器的状态信息,如轮转算法和随机法等;动态负载算法以服务器的实时负载状态信息来决定任务的分配,如最小连接法等。

    1. 轮询法
      轮询法就是将用户的请求轮流分配给服务器,就像是挨个数数,轮流分配。这种算法比较简单,具有绝对均衡的优点,但是也正是因为绝对均衡,它必须付出很大的代价,例如它无法保证分配任务的合理性,也无法根据服务器的承受能力来分配任务。
    2. 随机法
      就是随机选择一台服务器来分配任务。它保证了请求的分散性达到了均衡的目的。同时它是没有状态的,不需要维持上次的选择状态和均衡因子。但是随着任务量的增大,它的效果趋向轮询后也会有轮询法的部分缺点。
    3. 最小连接法
      最小连接法将任务分配给此时具有最小连接数的节点,因此它是动态负载均衡算法。一个节点收到一个任务之后连接数就会加1,当节点发生故障时就将结点的权值设置为0,也就是不再给结点分配任务。
      该算法适用于各个节点的运算处理性能相似的情形。任务分发单元会将任务平滑分配给服务器。但当服务器性能差距较大的时候,就无法达到预期的效果。因此此时连接数并不能准确表明处理能力,连接数小而自身性能很差的服务器可能不及连接数大而自身性能极好的服务器。所以在这个时候就会导致任务无法准确地分配到剩余处理能力强的机器上
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    2018-10-23 17:56:47
    系统架构师论文是很难的一件事,该资源总结了三四篇好的论文。绝对实用。
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    2018-08-31 16:57:09
    系统架构设计师是一个最终确认和评估系统需求...架构师是由国外引进的一个概念,国外软件开发的几个职位是技术官、架构师、设计师、开发、测试,对应我们的公司应该是技术总监、架构师、系统分析员、程序员、测试人员。
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    2019-03-19 20:01:45
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    思维导图

    前言

    2020年参加了软考高级系统架构师的考试,那是我在考场上第一次写论文,2小时2500字+,最后得分56。

    拿到成绩后写了一篇关于七天复习考过系统架构师的文章,作为一个自学者,深知网上系统架构师的资料搜集不易,所以将自己收集的系统架构师资料和自己做的笔记分享了出来,希望能给考友们提供一点帮助。

    后来在软考群里,认识了很多朋友,也希望我整理软考各科资料。在21年元旦前一天,花费一下午搜集整理了所有高级、大部分中级的视频、真题资料。公众号后台回复 软考资料 即可获取,架构师论文范文也在其中。

    前几天,上半年成绩出来了,很多朋友也开始准备下半年系统架构师的考试了,然后有人就艾特我说系统架构师论文该怎么写,于是在某天下午决定写一篇文章,来浅抒己见。

    历年论文命题分析

    系统架构师论文命题四选一,这里先看一下最近五年系统架构师论文真题。

    2020年

    论企业集成架构设计及应用、论软件测试中缺陷管理及其应用、论云原生架构及其应用、论数据分片技术及其应用

    2019年

    论软件设计方法及其应用、论软件评估系统架构评估及其应用、论数据湖技术及其应用、论负载均衡技术在web系统中的应用

    2018年

    论软件开发过程RUP及其应用、论软件体系结构的演化、论面向服务架构设计及其应用、论NoSQL数据库技术及其应用

    2017年

    论软件架构风格、论软件系统建模方法及其应用、论无服务器架构及其应用、论软件质量保证及其应用。

    2016年

    论软件系统架构评估、论软件设计模式及其应用、论数据访问层设计技术及其应用、论微服务架构及其应用

    纵观近五年的架构师论文命题,你会发现每年命题里的知识点,一部分书上有、一部分书上没有。像软件开发过程、软件设计、软件方法、建模、体系结构等,这些知识点书上都有。

    各位同学,请翻开<系统架构师设计教程 第四版>,你会发现,下列章节几乎包含了大部分的知识点。

    第 6 章:开发方法
    第 7 章:系统规划
    第 8 章:系统分析与设计方法
    第 9 章:软件架构设计
    第 10 章:设计模式
    第 11 章:测试评审方法
    第 13 章:开发管理
    第 17 章:系统的可靠性分析与设计

    再来说说书上没有的部分,16年的微服务、17年的无服务器(serverless)、18年的NoSQL、19年的数据湖、以及20年的云原生。除了Nosql在书中用了一个小章节简单介绍了一下,其他的都只字未提。那么,为什么,为什么要考书里没有的知识?

    在我的思维里,作为一名架构师需要对新技术有着强大的学习理解能力,以此来完成技术选型,或者决定架构的迭代升级,维护系统的稳定和性能,所以,这一块考察的是个人对新技术的敏锐感知力和学习扩展能力。

    20年甚至到现在,我关注很多公众号都还在推送云原生的概念、优势和部署方案。

    云原生

    所以说,平时没事多看看公众号,不仅仅和朋友聊天能吹一下,而且对考试也会帮助的哦。

    说了那么多,论文到底该怎么写?

    论文写作思路

    1. 快速审题

    小学的时候,老师就讲过写作文要先审题,架构师论文命题也是如此。论文命题除了确定题目之外,还会给你写作要求。而这个写作要求会告诉你本命题涉及的知识点有哪些,并给你确立一个写作方向。这个可以参考后面的论文真题分析。

    2. 确定题目

    一般在考试前五分钟就会发卷,虽然不允许动笔,但可以看试题。在填写并确认好个人信息之后,先看题,看完之后选择一个最有把握的。如果感觉都没太有把握,就选一个命题描述说明比较多的,这样你可以获得更多有用的信息,写的内容也更容易贴近主题。

    3. 构思正文内容

    两个小时的写作时间,2500字+, 基本上是没有什么思考的空间的。当你确定题目之后,你的脑海里,就得列举出你的正文内容要写哪些东西了。

    正文内容分为两部分。一部分是理论知识层面,即写作要求中让你阐述知识点概念的部分,另一部分就是项目实践层面,即此理论或技术框架为什么要应用于项目,如何应用于项目、应用于项目之后获得了怎么样的结果。这一块可以参考后面部分。

    4. 学会分段

    每一大段或者两小段对应一个知识点。每段开头先点题,先说明这一段要写的知识点是那个。然后将理论与技术框架或者实现方法对应起来,接着描写技术框架的选型依据、应用、优势以及取得的效果。

    如果分段太少,你就会发现写着写着突然没话了,只能乱写一通。如果分段太多,其一是知识点可能不够,其二是草草几笔带过一个知识点,让人觉得没有深度,也容易失去得分点。

    5.学会思维发散

    假如你要升级一个组件,需要写一个升级报告。当你无从下手的时候,你写一些性能提升、运行稳定性提升、主备负载均衡高可用、故障用户无感知等等专业词语,让人看起来就是有一种高大上的感觉。然后再和老版本对比,详细描述一下新特性,大功告成。

    在考场上,如果真的写到一个地方实在写不下去了,别划掉重写,影响卷面;也别花太多时间思考,时间不够,这个时候就要体现个人思维发散能力了。

    但也不是为了凑点字数而乱写一通,肯定是要围绕主题有理有据。可不能加一些没用的状语或者语气词,让文章看起来很没有技术含量。

    架构师论文结构

    这里先看一下答题卡:

    论文主要分为两个部分:摘要、正文。在正文末再写一下项目感言作为结尾,一篇论文就完结了。

    摘要

    摘要是最容易写的,也是我论文唯一复习的部分,因为有固定的格式,直接套就行了。格式如下:

    在xx年xx月,我参加了xxxx项目的开发工作,该项目主要用于实现xxxx功能(交代项目背景)。在整个项目开发过程中,我担任了系统架构师的职务,主要负责xxx(例如技术选型、架构设计、设计方法等),整个项目历时xxx月,最后在xxx时间圆满完成。
    项目的xxx模块采用xxx技术/理论(围绕命题),提高了xx系统性能,减少了维护成本(技术选型优点,这个就根据自己选择的项目来展开)。xxx模块采用了xxx技术,然后xxx。
    本文以此项目为例,讲述xxxx(围绕命题)在xxx项目中的应用情况。

    上面就是以我个人思路整理的一个摘要内容,也可以参照论文范围的摘要模板。然后依此扩展出300~500字左右。摘要部分就大功告成了。

    摘要确定了整个论文的基调,同时也要突出命题中的知识点。也就是说,必须在摘要中告诉别人,我写这篇文章就是想告诉你,我用了什么理论或者技术框架。

    正文

    正文部分就是体现知识功底和写作能力的时候了,这个就得严格按照命题中的要求来写。一般会让你先阐述某种理论或技术的含义,然后可能会再考考你相关的知识点,最后让你写在项目中的应用和效果。

    先想好自己论文概要框架,然后按照之前在写作思路中提到的思路,来完成正文内容的写作。

    结尾

    总结一下项目完成感言,谈谈从项目中的收获,和对项目中所使用技术的理解,最后发表一下自己对系统架构师的感悟。

    2020论文真题分析

    我参加的是2020年11月的系统架构师的考试。所以就先把20年论文命题列举出来,然后阐述一下我自己的写作思路。

    论企业集成架构设计及应用

    1. 概要叙述你参与的软件开发项目的及承担的主要工作
    2. 详细说明三类企业集成架构设计技术分列要解决的问题及其含义,并阐述每种技术具体包含了哪些集成架构。
    3. 根据你所参与的项目,说明用了哪些企业集成架构设计技术,实施效果如何。

    对应教材第九章:软件架构设计。

    论软件测试中缺陷管理及其应用

    1. 概要叙述你参与管理和开发的软件项目以及承担的工作
    2. 详细论述常见的缺陷种类及级别,论述缺陷管理和基本流程
    3. 结合你具体参与管理和开发的实际项目,说明是如何进行缺陷管理的。请具体说明实施过程及应用效果。

    对应教材第六章:开发方法。

    论云原生架构及其应用

    1. 概要叙述你参与管理和开发的软件项目以及承担的主要工作。
    2. 服务化,强性,可观测性和自动化是云原生架构重复的四类设计原则,请简要对这四类设计原则的内涵进行阐述。
    3. 具体阐述你参与管理和开发的项目是如何采用云原生架构的,并且围绕上述四类设计原则详细论述在项目设计与实现过程中遇到了哪些实际问题,是如何解决的。

    超脱教材之外,不在大纲之中。

    论数据分片技术及其应用

    数据分片就是按照一定的规则,将数据集划分成相互独立正交的数据子集。然后将数据子集分布到不同的节点上,通过设计合理的数据分片规则,可将系统中的数据分布在不同的物理数据库中,达到提升应用系统数据处理速度的目的。
    依次从以下三个方面进行论述:

    1. 概要叙述你参与管理和开发软件的项目以及承担的工作
    2. Hash分片,一致性Hash分片和按照数据范围分片是三种常用的数据分片方式
    3. 具体阐述你参与管理和开发的项目,且采用了哪些分片方式,并且具体说明其实现过程和应用效果。

    在第三章数据库中提到了分片的概念,但是Hash、一致性Hash没有提到。

    看完四个论文命题,除了云原生超脱于教材之外,其他三个命题在教材中都有迹可循。所以你把书上的知识点都搞懂了,没有相关的工作经验也是也能够写出论文的。

    我的论文写作思路

    我看了两天教材,实在看不下去了,就放弃了。论文只背了摘要部分,没有背过范文,考场也是临时发挥,完全属于第一次写论文。

    选题

    我没看书,所以命题1、2放弃,云原生听过但不了解,也没真正用过,怕写跑偏了,也放弃了。最后选择了数据分片。

    选择原因有二。一是命题描述长,都告诉你了数据分片就是将数据分布在不同的数据库中。二就是作为大数据开发,分片、分区是大数据中也比较常见。

    正文内容

    先将Hash、一致性Hash、数据范围分片的概念解释清楚。Hash就是通过算法计算出hash值;一致性Hash就是环形结构,当物理节点删除或者增加时,不需要修改hash算法;数据范围就是根据某些字段的取值范围来进行划分

    接着下面就是开始用技术框架来映射这些分片方法,从而来将理论实体化,更容易阐述这些分片方法在项目中的应用情况。Hash分片我对应的是Kafka、数据范围分片对应的是数仓Hive和数据分表,至于一致性Hash分片对应的是什么,有点记不清了…

    就拿Kakfa举例:

    1. Hash分片原理:Kafka中的数据通过计算出key的hash值,来选择节点
    2. 作用:存放数据时,只需要指定key,Kafka自动计算出hash
    3. 项目应用:不同进程间的不同消息数据存放于Kafka的topic中,实现事件通知、数据多次重做、一次性语义的功能。
    4. 效果:使数据均匀分布在不同broker物理节点的磁盘上,实现分区分片、高可用。而hash分区也解决了数据倾斜的问题,从而提高了数据处理的并行度和效率。

    论文项目准备

    考系统架构师的朋友大致分为两类:一是计算机行业工作多年,想检验一下知识累积;二是评职称需要架构师证书。不论怎样,在考试前还是需要清楚论文的结构,以及基本写作流程。

    我是属于前者,大数据工作两年之后,想检验一下自己多年的自学结果,所以复习甚少。但是对于喜欢双保险的同学来说,我的建议就是:先看书,再看范文,可以押题几篇,背下来默写几遍

    前者

    对于前者,浸淫IT行业多年,项目经验比较丰富,也有一定的技术能力。所以即使自己没有做过项目,也见过不少项目或者产品。

    所以在论文准备的时候,主要背诵知识点,一是用来阐述论文命题中要求解释的概念;二是表达专业性,让阅卷老师一看,觉得写的有点东西,没有跑题。

    如果像我一样啥都不准备,需要个人技术知识面足够宽广,在论文选题的时候能够遇到自己擅长的领域,能够用专业知识和独特理解表现在论文中,从而能得到45分+。

    后者

    对于后者,更多的可能是对项目进度的全局把控,对架构、技术可能了解的不多。所以,可以好好看看教材和视频,好好学习教材上的架构知识,对下午的案例也会有很大的帮助。

    接着也就是多看论文范文,多了解几个项目,分析一下项目结构。实在不行就先背下来多写几遍,哪怕是生搬硬套,久而久之也能做到孰能生巧。

    注意事项

    论文写作,一定也要卷面整洁、字迹工整,至少得让别人看懂。字数也点到为止,不要写太多,容易出错。

    我写完之后,还有十多分钟交卷,最后又提起笔想写一段结尾总结。写完一行半我觉得,再写的话,结尾总结篇幅就有点大了,也太矫情了,然后就划去了。虽然是在文章最后,但是或多或少会让人看起来不太舒服…

    结语

    本篇文章主要是从一个考生的角度,阐述了我对系统架构师论文的一些理解,可能分析并没有那么专业,但是也能在一定程度上让大家了解,系统架构师的论文写作是怎样的一个过程。

    创作不易,写了好几天,真心希望对大家的写作有所帮助。当然如果与你看法不一致,可翻篇而过,一笑了之,不必计较。如果对你有所启示,我也甚是开心,亦希望共乘风破浪、扶摇而上。

    最后,希望大家在2021年的系统架构师考试中能够取得理想的成绩。



    95后小程序员,写的都是日常工作中的亲身实践,置身于初学者的角度从0写到1,详细且认真。文章会在公众号 [入门到放弃之路] 首发,期待你的关注。

    感谢每一份关注

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  • 【软考系统架构设计师】2020年下系统架构师论文写作历年真题

    【软考系统架构设计师】2020年下系统架构师论文写作历年真题

    2020年下系统架构师论文写作历年真题试题一(数据架构)

    试题一 论数据分片技术及其应用
    数据分片就是按照一定的规则,将数据集划分成相互独立正交的数据子集。然后将数据子集分布到不同的节点上,通过设计合理的数据分片规则,可将系统中的数据分布在不同的物理数据库中,达到提升应用系统数据处理速度的目的。
    请围绕“论数据分片技术及其应用”论题,依次从以下三个方面进行论述。
    1.概要叙述你参与管理和开发软件的项目以及承担的工作
    2.Hash分片、一致性Hash分片和按照数据范围分片是三种常用的数据分片方式
    3.具体阐述你参与管理和开发的项目,且采用了哪些分片方式,并且具体说明其实现过程和应用效果。

    常用的关系型数据库都存在性能瓶颈,即在数据达到一定的量级之后,数据库的性能会显著下降,数据库的读写操作都会随之受到影响。所以就需要对数据库进行优化处理。比如缓存技术,读写分离技术和数据分片技术都可以起到提高性能,缓解单个物理节点的压力。
    缓存
    工作中比较常用的如Redis用来缓解数据库的压力。将热点数据预热到缓冲中,避免大量的访问压力直接给到数据库上面,给数据库减轻负担。
    读写分离
    配置实现主从数据库,将请求分为读/写两种类型,读请求走从库(slave),写类型请求走主库(master)。比如MySQL自身提供的主从数据同步方案。主从库之存在较低(可接受范围)的数据同步延迟。

    数据分片
    如果单表/单库存在数据保存的性能问题,可使用分片将保存的数据分散到多个库表中,其中分为水平分片和垂直分片。
    水平分片
    统一类型的数据,分别放到不同的库/表中。每个分片包含了整体的数据集合的一部分。
    虽然可减轻单节点的访问压力,又迎来了分布式事务的问题。
    垂直分片
    存在一个宽表(即包含过多字段的表),其中某几个字段属于热点数据,客户端请求某一条记录,大部分情况下都是要获取这条记录中的某几个热点字段。这个时候,将这张表拆分为主表和从表两张表,热点数据单独成表(从表),这样数据访问/更新会避免在宽表上的大量操作。
    提前合计好对应的主从表。按照不同的业务模块拆分数据库,这样可以适当的减少单个服务器的压力。

    三种数据分片方式:hash方式,一致性哈希(consistent hash),按照数据范围(range based)
    哈希分片
    概念:按照数据的某一特征来计算哈希值,并将哈希值与系统中的节点建立映射关系。
    优点:简单易于实现
    缺点:很难解决数据不均衡问题,再增加一个机器,每个机器对应的一个hash值的区域就发生改变。
    补充:假设这里面是按员工的薪水进行计算hash值,实际人群中,可能处于平均薪水10k 左右的人比较多,高薪水的人比较少这导致某些机器上的数据很大,导致大量的数据集中到一个物理节点上。

    一致性哈希
    概念:一致性hash相当与一个环。所有的数据都在这个环上,每个机器相当于环的一截,相比于上述的hash方式,一致性hash方式需要维护的元数据额外包含了节点在环上的位置。
    优点:简单易于实现,在增删数据的时候只会影响到hash环上相邻的节点,不会发生大规模的数据迁移。
    缺点:增加节点的时候,只能分摊一个已存在节点的压力
    补充:
    在实际工程中,一般会引入虚拟节点(virtual node)的概念。即不是将物理节点映射在hash换上,而是将虚拟节点映射到hash环上。虚拟节点的数目远大于物理节点,因此一个物理节点需要负责多个虚拟节点的真实存储。操作数据的时候,先通过hash环找到对应的虚拟节点,再通过虚拟节点与物理节点的映射关系找到对应的物理节点。

    按照数据范围
    概念:就是按照关键值划分成不同的区间,每个物理节点负责一个或者多个区间。其实这种方式跟一致性hash有点像,可以理解为物理节点在hash环上的位置是动态变化的。
    优点:
    当达到这个阈值之后就会分裂成两个块。这样做的目的在于当有节点加入的时候,可以快速达到均衡的目的
    缺点:
    在数据可修改的情况下,如果块进行分裂,那么元数据中的区间信息也需要同步修改。
    补充:
    range based这种数据分片方式应用非常广泛,比如MongoDB, PostgreSQL, HDFS

    比较
    如果一个节点负责的数据只有一个区间,range based与没有虚拟节点概念的一致性hash很类似;如果一个节点负责多个区间,range based与有虚拟节点概念的一致性hash很类似。

    分片方式 映射难度 元数据 节点增删 数据动态均衡
    哈希方式 简单 非常简单,几乎不用修改 需要迁移的数据比较多 不支持
    一致性哈希 简单 比较简单,取决于节点规模,几乎不用修改 增删节点的时候只影响hash环上相邻节点,但不能使所有节点都参与数据迁移过程 不支持
    一致性哈希(虚拟节点) 中等 稍微复杂一些,主要取决于虚拟节点规模,很少修改 需要迁移的数据比较少,且所有节点都能贡献部分数据 弱支持(修改虚拟节点与物理节点映射关系)
    范围分片 较为复杂 取决于每个块的大小,一般来说规模较大,且修改频率较高 需要迁移的数据比较少,且所有节点都能贡献部分数据 支持,且比较容易
    数据分片需要按照一定的规则,不同的分布式应用有不同的规则,但都遵循同样的原则:按照最主要、最频繁使用的访问方式来分片。
    具体如何划分原始数据集
    当原问题的规模变大的时候,能否通过增加节点来动态适应
    当某个节点故障的时候,能否将该节点上的任务均衡的分摊到其他节点
    对于可修改的数据(比如数据库数据),如果某节点数据量变大,能否以及如何将部分数据迁移到其他负载较小的节点,及达到动态均衡的效果
    元数据的管理(即数据与物理节点的对应关系)规模
    元数据更新的频率以及复杂度

    试题二 论云原生架构及其应用

    论云原生架构及其应用论题,依次从以下三个方面进行论述:
    1.概要叙述你参与管理和开发的软件项目以及承担的主要工作。
    2.服务化、强性、可观测性和自动化是云原生架构重复的四类设计原则,请简要对这四类设计原则的内涵进行阐述。
    3.具体阐述你参与管理和开发的项目是如何向采用云原生架构的,并且围绕上述四类设计原则详细论述在项目设计与实现过程中遇到了哪些实际问题,是如何解决的。

    云原生是一种方法,用于构建和运行充分利用云计算模型优势的应用。云计算不再将重点放在资本投资和员工上来运行企业数据中心,而是提供无限制的按需计算能力和根据使用情况付费的功能,从而重新定义了几乎所有行业的竞争格局。
    IT开销减少意味着入行的壁垒更低,这一竞争优势使得各团队可以快速将新想法推向市场,这就是软件正在占据世界,并且初创公司正在使用云原生方法来颠覆传统行业的原因。
    但是,企业需要一个用于构建和运行云原生应用和服务的平台,来自动执行并集成 DevOps、持续交付、微服务和容器等概念。
    从技术角度看,云原生分两大部分,一部分是遵循微服务化和容器化原则的云原生应用,另一个部分是用于构建和运行云原生应用的云原生平台。
    云原生应用和云原生平台,共同构成了一个云原生的完整体系,在这个体系上,可以实践敏捷开发、DevOps、容器编排,微服务和容器化等理论和方法。
    DevOps:
    开发和运维之间保持流程连续的协作方法,目标是快速、频繁且更可靠地构建、测试和发布软件。
    容器化:
    与虚拟机相比,容器能同时提供更好的效率和启动速度。每个容器都具有唯一的可写文件系统和资源配额。创建和删除容器的开销较低,在单个虚拟机上能通过容器化充分利用物力资源,这使的容器成为部署微服务的完美工具。
    微服务
    是将大型应用作为小型服务集合进行开发的架构方法,其中每个服务都可实现业务功能,在自己的流程中运行并通过HTTP API进行通信。每个微服务都可以独立于其它服务进行部署、升级、扩展和重新启动,通常作为自动化系统的一部分运行,可以在不影响最终客户的情况下频繁更新正在使用中的应用。

    2020年下系统架构师论文写作历年真题试题三(软件工程)

    试题三 论软件测试中缺陷管理及其应用
    围绕“论软件测试中缺陷管理及其应用”论题,依次从以下三个方面进行论述。
    1.概要叙述你参与管理和开发的软件项目以及承担的工作
    2.详细论述常见的缺陷种类及级别,论述缺陷管理和基本流程
    3.结合你具体参与管理和开发的实际项目,说明是如何进行缺陷管理的。请具体说明实施过程及应用效果。

    软件缺陷的定义
    软件缺陷的存在会导致软件产品在某种程度上不能满足用户的需要。
    IEEE729-1983对缺陷的标准定义:从产品内部看,缺陷是软件产品开发或维护过程中存在的错误、毛病等各种问题;
    从产品外部看,缺陷是系统所需要实现的某种功能的失效或违背。
    导致软件缺陷产生的原因也是多种多样的,软件工程过程中的人、过程、工具都有可能导致产生软件缺陷,过程中的每一个环节都有可能产生缺陷

    软件缺陷的分类
    功能没有实现或与需求规格说明不一致;
    界面、消息、提示、帮助不够准确或误导用户;
    屏幕显示、打印结果不正确;
    软件无故退出或没有反应;
    边界条件未做处理,输入错误数据没有提示和说明;
    运行速度慢或占用资源过多;
    与常用的交互软件不兼容;

    缺陷管理的目的是:
    对各个阶段测试发现的缺陷进行跟踪管理,以保证各级缺陷的修复率达到标准,主要实现以下目标:
    (1)保证信息的一致性;
    (2)保证缺陷得到有效的跟踪,缩短沟通时间,解决问题更高效;
    (3)收集缺陷数据并进行数据分析,作为缺陷度量的依据。

    参与缺陷管理的角色
    测试工程师:发现和回归BUG
    测试经理:判断BUG的有效性
    开发经理:分配BUG
    开发工程师:修改BUG

    缺陷来源
    Requirement:由于需求的问题引起的缺陷(需求不完全或逻辑错误)
    Architecture:由于构架的问题引起的缺陷(登录session失效)
    Design:由于设计的问题引起的缺陷(图片大小,页面元素显示问题等
    Code:由于编码的问题引起的缺陷
    Test:由于测试的问题引起的缺陷(软件测试的设计与实施发生错误。特别是系统级的功能测试)
    Integration:由于集成的问题引起的缺陷
    缺陷严重性和优先级

    缺陷严重性和优先级
    缺陷的严重性 说明
    0级(致命) 最严重等级,缺陷导致系统任何一个主要功能完全丧失、用户数据受到破坏、系统崩溃、悬挂、死机等
    1级(严重) 系统的主要功能部分丧失、数据不能完全保存,系统的次要功能完全丧失,系统所提供的功能或服务收到明显影响
    2级(一般) 系统的次要功能没有完全实现,但不影响用户的正常使用。例如,提示信息不太准确;或用户界面差、操做时间稍长等问题
    3级(微小) 操作者不方便或遇到麻烦,但不影响功能的操做和执行,如字体不美观、按钮大小不很合适、字体排列不对齐等一些小问题
    缺陷的优先级 说明
    立即解决(p1级) 缺陷导致系统几乎不能完全运行、使用,或严重妨碍测试的执行,需立即修正、尽快修正
    高优先级(p2级) 缺陷严重,影响测试,需要优先考虑修正,如不超过24小时修正
    正常排队(p3级) 缺陷需要修正,但可以正常排队等待修正
    低优先级(p4级) 缺陷可以在开发人员有时间的时候被修正,如果没时间可以不修正

    2020年下系统架构师论文写作历年真题试题四(集成架构设计)

    试题四 论企业集成架构设计及应用
    围绕“论企业集成架构设计及应用”为题
    1.概要叙述你参与的软件开发项目的及承担的主要工作
    2.详细说明三类企业集成架构设计技术分别要解决的问题及其含义,并阐述每种技术具体包含了哪些集成架构。
    3.根据你所参与的项目,说明用了哪些企业集成架构设计技术,实施效果如何。

    集成是企业信息化和谐发展的阳关大道,要走上这条大道则需要建立企业的集成架构。
    企业集成架构的问题不同于业务系统,即它更为关注企业的IT软件基础设施。
    目前的“信息孤岛”、“流程割裂”、“企业运行全局不可见”等问题已经愈加明显,直接制约企业的业务发展。
    打破信息孤岛的方法是,建立企业级的数据总线,连接不同的业务系统,业务系统数据通过统一的翻译处理后形成企业内部甚至是企业间/行业间的“世界语”,直接简化系统之间的连接方式和数据处理的紧密耦合,实现企业的数据同步和共享。

    针对于企业应用,依据不同的关注点,架构可以分为如下几类:
    业务架构(Business Architecture):关注于业务及其流程;
    应用架构(Application Architecture):关注于应用系统设计;
    基础架构(Infrastructure Architecture):关注于基础技术;
    数据架构(Data Architecture):关注于数据存储及其规划;
    从发展和动态的角度看,集成技术将使企业有手段和机会不断调整和优化企业业务流程的运行,业务系统的专业化程度将增强,企业的业务流程将逐步梳理以趋于最优,基于集成架构的企业业务流程运行将更趋向自动化。业务流程的自动化体现业务系统之间的和谐共处。对于企业而言,业务流程自动化是追求的目标,也是企业信息化发展的方向。
    企业集成架构发展的基石是开放的标准和规范,从共享和协同的特征看,企业集成架构应采用SOA的设计理念,在尽量不改变企业原有IT系统的前提下,通过SOA技术,封装不同业务系统对外提供的服务。

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  • 【软考系统架构设计师】2021年下系统架构师论文写作历年真题

    【软考系统架构设计师】2021年下系统架构师论文写作历年真题

    2021系统架构设计师论文一(面向方面)

    论面向方面的编程技术及其应用(AOP)
    面向过程编程是一种自顶向下的编程方法,其实质是对软件进行功能性分解。它适用于小型软件系统,例如某一算法的实现。在大型应用系统中,自顶向下逐步求精的方法无论在系统体系结构的确立,系统的进化和维护,以及软件重用性方面都存在其不足之处。
    请围绕“论面向方面的编程技术及其应用(AOP)”论题,依次从以下三个方面进行论述。
    1、概要叙述你所参与管理或开发的软件项目,以及你在其中所承担的主要工作。
    2、叙述在项目实践过程使用AOP技术开发的具体步骤。
    3、结合项目,论述使用AOP的原因,开发过程中存在的问题及所使用技术带来的实际应用效果。

    【标准答案】
    AOP (Aspect-Oriented Programming,面向方面编程),可以说是OOP(Object-Oriented Programming,面向对象编程)的补充和完善。OOP引入封装、继承和多态性等概念来建立一种对象层次结构,用以模拟公共行为的一个集合。当我们要为分散的对象引入公共行为的时候,OOP往往会显得无能为力。也就是说面向对象往往合适定义从上到下的关系,但在定义从左到右的关系的时候,就会变得不合适了。
    例如日志功能的代码就往往分布在所有的对象层次中,而与它所散步到的对象的核心功能毫无关系。对于其他类型的代码,如安全性,异常处理和透明的持续性也是如此。这种散步在各处的无关的代码被称为(cross-cutting)代码,在OOP设计中,它导致了大量代码的重复,而不利于各个模块的重用。
    而AOP技术则恰恰相反,它利用一种称为横切的技术,破解开封装的对象内部,并那些影响了多个类的公共行为封装到一个可重用的模块,并将其命名为"Aspect",即方面。
    所谓方面就是将那些与业务无关的,却为业务模块所共同调用的逻辑或责任都封装起来,以减少系统的重复代码,降低模块间的耦合度,并有利于未来的可操作性和可维护性。AOP代表的是一个横向的关系,如果说对象是一个空心的圆柱体,其中封装的是对象的属性和行为;那么面向方面的编程就是一把利刃,将这些空心圆柱体剖开,以获得其内部的消息。而剖开的切面就是所谓的方面了。然后它又以巧夺天工的妙手将这些剖开的切面复原,不留痕迹。
    使用“横切”技术,AOP把软件系统分为两个部分:核心关注点和横切关注点。业务处理的主要流程是核心关注点,与之关系不大的部分是横切关注点。横切关注点的一个特点是,他们经常发生在核心关注点的多处,而各处都基本相似,比如权限认证、日志、事务处理。AOP的作用在于分离系统中的各种关注点,将核心关注点和横切关注点分离开来。
    AOP 应用程序包括以下三个主要的开发步骤:
    1、区分横切关注点
    将系统需求进行功能性分解,区分出普通关注点以及横切关注点,确定哪些功能是组件语言必须实现的,哪些功能可以以 aspect 的形式动态加入到系统组件中。
    2、构造出系统的切面
    单独完成每一个关注点的编码和实现,构造系统组件和系统 aspect。这里的系统组件,是实现该系统的基本模块,对 OOP 语言,这些组件可以是类,对于过程化程序设计语言,这些组件可是各种函数和 API。系统 aspect 是指用 AOP语言实现的将横切关注点封装成的独立的模块单元。
    3、组件代码与切面代码结合形成系统
    用联接器指定的重组规则,将组件代码和 aspect 代码进行组合,形成最终系统。为达到此目的,应用程序需要利用或创造一种专门指定规则的语言,用它来组合不同应用程序片断。这种用来指定联结规则的语言可以是一种已有编程语言的扩展,也可以是一种完全不同的全新语言。

    2021系统架构设计师论文二(安全)

    论系统安全架构设计及其应用
    信息安全的特征是为了保证信息的机密性、完整性、可用性、可控性和不可抵赖性。信息系统的安全保障是以风险和策略为基础,在信息系统的整个生命周期中提供包括技术、管理、人员和工程过程的整体安全,在信息系统中保障信息的这些安全特征,并实现组织机构的使命。许多信息系统的用户需要提供一种方法和内容对信息系统的技术框架、工程过程能力和管理能力提出安全性要求,并进行可比性的评估、设计和实施。
    请围绕“论系统安全架构设计及其应用”论题,依次从以下三个方面进行论述。
    1、概要叙述你所参与管理或开发的软件项目,以及你在其中所承担的主要工作。
    2、详细论述安全架构设计中鉴别框架和访问控制框架设计的内容,并论述鉴别和访问控制所面临的主要威胁,并说明其危害。
    3、阐述你在软件开发的过程中都遇到了哪些实际问题及解决方法。

    【标准答案】
    鉴别(Authentication)的基本目的就是防止其他实体占用和独立操作被鉴别实体的身份。鉴别提供了实体声称其身份的保证。鉴别的两种重要的关系背景:一是实体由申请者来代表,申请者与验证者之间存在着特定的通信关系(如实体鉴别);二是实体为验证者提供数据项来源。
    鉴别的方式主要有以下的几种:
    1.已知的,如一个秘密的口令
    2.拥有的,如IC卡,令牌等
    3.不改变的特征,如生物特征
    4.相信可靠的第三方建立的鉴别(递推)
    5.环境(如主机地址等)。
    访问控制(Access Control)决定开放系统环境中允许使用哪些资源,在什么地方适合阻止未授权的访问的过程。在访问控制实例中,访问可以是对一个系统(即对一个系统通信部分的一个实体)或对一个系统内部进行的。

    2021系统架构设计师论文三(企业应用集成)

    论企业集成平台的理解与应用
    企业信息集成是解决“孤岛”问题的需要,技术发展的同时也推动了集成架构等相关的研究。企业集成平台的核心是企业集成架构,包括信息、过程、应用集成的架构。
    请围绕“论企业集成平台的理解与应用”论题,依次从以下三个方面进行论述。
    1、概要叙述你所参与管理或开发的软件项目,以及你在其中所承担的主要工作。
    2、给出至少4种企业集成平台应具有的基本功能,并对这4种功能内涵进行简述。
    3、阐述你在软件开发的过程中都遇到了哪些实际问题及解决方法。

    【标准答案】
    集成平台是支持企业集成的支撑环境,包括硬件软件,软件工具和系统,通过集成各种企业应用软件的多样性,企业信息系统的功能和环境都非常复杂,因此为了能够较好地满足企业的应用需求,作为企业应用集成支持环境的集成平台,应该具有以下的基本功能。
    1)通信服务
    它提供分布环境下透明的同步异步通信服务功能,使用户和应用程序无需关心具体的操作系统和应用程序所处的网络物理位置,而以透明的函数调用或对象服务方式完成它们所需的通信服务要求。
    2)信息集成服务
    它为应用提供透明的信息访问服务,通过实现异种数据库系统之间的数据的交换,互操作,分布数据管理和共享信息模型定义(或共享信息数据库的建立),使集成平台上运行的应用,服务或用户端能够以一致的语义和接口实现对数据(数据库,数据文件,应用交互信息)的访问与控制。
    3)应用集成服务
    它通过高层应用编程接口来实现对相应应用程序的访问,这些高层应用编程接口包含在不同的应用程序。这些接口以函数或对象服务的方式向平台的组件模型提供信息,使用户在无需对原有系统进行修改的情况下,只要在原有系统上加上访问的接口就可以将现有的,用不同的技术实现的系统互联起来,通过为应用系统提供数据交换和访问操作,使各种不同的系统能够相互协作。
    4)二次开发工具
    二次开发工具是集成平台提供的一组帮助用户开发特定应用程序(如实现数据转换的适配器或应用封装服务等)的支持工具,其目的是简化用户在企业集成平台实施过程中(特定应用程序接口)的开发工作。
    5)平台运行管理工具
    它是企业集成平台的运行管理和控制模块,负责企业集成平台系统的静态和动态配置,集成平台应用运行管理和维护,事件管理和出错管理等,通过命名服务,目录服务,平台的动态和静态配置,以及其中的关键数据的定期备份等功能来维护整个服务平台的系统配置及稳定运行。

    2021系统架构设计师论文四(微服务)

    论微服务架构及其应用
    微服务提倡将单一应用程序划分成一组小的服务,服务之间互相协调、互相配合,为用户提供最终价值。每个服务运行在其独立的进程中,服务与服务间采用轻量级的通信机制互相沟通。在微服务架构中,每个服务都是一个相对独立的个体,每个服务都可以选择适合于自身的技术来实现。每个服务的部署都是独立的,这样就可以更快地对特定部分的代码进行部署。
    请围绕“论微服务架构及其应用”论题,依次从以下三个方面进行论述。
    1、概要叙述你所参与管理或开发的软件项目,以及你在其中所承担的主要工作。
    2、简要描述微服务优点。
    3、具体阐述如何基于微服务架构进行软件设计实现的。

    【标准答案】
    微服务之所以能够盛行,必然是有它的独特的优势的,下面我们来分析微服务的优势。
    1)技术异构性
    在微服务架构中,每个服务都是一个相对独立的个体,每个服务都可以选择合适于自身的技术来实现。如要开发一个社交平台,此时我们可能使用文档型数据库来存储帖子的内容,使用图数据来存储朋友圈的这些关系,可以将每一块的性能都充分发挥出来。
    同时在应用新技术时,微服务架构也提供了更好的平台。因为对于单块的系统而言,采用一个新的语言,数据库或者框架都会对整个系统产生非常巨大的影响,这样就导致我们在尝试新技术的时候望而却步。但是微服务不同,我们完全可以只在一个微服务中采用新技术,然后等成熟之后再推广到其他的服务当中。
    2)弹性
    系统中的一部分如果出现了故障会引起多大问题。在单块系统中一个部分出现问题,可能导致整个系统的问题。而微服务架构中,每个服务可以内置可用性的解决方案与功能降级方案,所以比单块系统强大。
    3)扩展
    在单块的系统中我们如果要对系统进行扩展的话,必须是整体的进行扩展,而使用微服务的架构中,可以针对单个服务进行扩展。
    4)简化部署
    对于大型单块的系统,哪怕是修改了一行代码,都要对其进行重新的整体的部署。这种部署影响很大,风险高因此不敢轻易重新部署。而在微服务中,每个服务都是独立部署的,而且还可以实现自动化的部署,这样就可以更快的对特定部分的代码进行部署。
    5)与组织结构相匹配
    对于传统的单块系统来说,系统越大代码库越大,则越难管理,而且还会出现一系列管理方面的问题。体会团队是分布式(虚拟团队)的时候,那么管理的复杂度将会更高。而微服务的出现就很好的解决了这个问题。微服务架构可以将架构与组织结构相匹配,避免的了出现过大的代码库,从而获得理想团队大小和生产力。服务的所有权也可以在团队之间迁移,从而避免异地团队的出现。
    6)可组合性
    在微服务架构中,系统会开放很多的接口供外部使用。当情况发生改变时,可以使用不同的方式构建应用,而整体化应用程序只能提供一个非常粗粒度的接口供外部使用。
    7)对可替代性的优化
    在单块系统中如果删除系统中的上百行代码,也许不知道会发生什么,引起什么样的问题,因为单块系统中关联性很强。但在微服务架构中,我们可以在需要时轻易的重写服务,或者删除不再使用的服务

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空空如也

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