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系统架构设计师教程(第2版)

系统架构设计师教程(第2版)

作者:叶宏,鲍亮,宋胜利,蔺一帅

出版社:清华大学出版社

出版时间:2022-12-01

ISBN:9787302619925

定价:¥158.00

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内容简介
  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。
作者简介
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目录

目 录

上 篇

第1章 绪论 3

11 系统架构概述3

111 系统架构的定义及发展历程 4

112 软件架构的常用分类及建模方法 9

113 软件架构的应用场景 13

114 软件架构的发展未来 13

12 系统架构设计师概述14

121 架构设计师的定义、职责和任务 15

122 架构设计师应具备的专业素质 16

123 架构设计师的知识结构 17

13 如何成为一名好的系统架构设计师18

131 如何衡量一名优秀架构设计师 18

132 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

21 计算机系统概述24

22 计算机硬件25

221 计算机硬件组成 25

222 处理器 25

223 存储器 26

224 总线 27

225 接口 27

226 外部设备 27

23 计算机软件28

231 计算机软件概述 28

232 操作系统 28

233 数据库 32

234 文件系统 37

235 网络协议 41

236 中间件 41

237 软件构件 43

238 应用软件 46

24 嵌入式系统及软件47

241 嵌入式系统的组成及特点 47

242 嵌入式系统的分类 49

243 嵌入式软件的组成及特点 49

244 安全攸关软件的安全性设计 52

25 计算机网络56

251 网络的基本概念 56

252 通信技术 59

253 网络技术 63

254 组网技术 70

255 网络工程 75

26 计算机语言75

261 计算机语言的组成 75

262 计算机语言的分类 76

27 多媒体87

271 多媒体概述 87

272 多媒体系统的关键技术 88

28 系统工程91

281 系统工程概述 91

282 系统工程方法 93

283 系统工程的生命周期 97

284 基于模型的系统工程 100



IV

系统架构设计师教程(第2版)

29 系统性能101

291 性能指标 101

292 性能计算 102

293 性能设计 102

294 性能评估 103

第3章 信息系统基础知识 ·················105

31 信息系统概述105

311 信息系统的定义 105

312 信息系统的发展 106

313 信息系统的分类 107

314 信息系统的生命周期 109

315 信息系统建设原则 110

316 信息系统开发方法 112

32 业务处理系统(TPS) 114

321 业务处理系统的概念 114

322 业务处理系统的功能 115

323 业务处理系统的特点 118

33 管理信息系统(MIS) 119

331 管理信息系统的概念 119

332 管理信息系统的功能 120

333 管理信息系统的组成 121

34 决策支持系统(DSS) 123

341 决策支持系统的概念 123

342 决策支持系统的功能 125

343 决策支持系统的特点 126

344 决策支持系统的组成 126

35 专家系统(ES) 128

351 专家系统的概念 128

352 专家系统的特点 129

353 专家系统的组成 130

36 办公自动化系统(OAS)133

361 办公自动化系统的概念 133

362 办公自动化系统的功能 134

363 办公自动化系统的组成 135

37 企业资源规划(ERP) 136

371 企业资源规划的概念 136

372 企业资源规划的结构 136

373 企业资源规划的功能 139

38 典型信息系统架构模型139

381 政府信息化与电子政务 139

382 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

41 信息安全基础知识145

411 信息安全的概念 145

412 信息存储安全 146

413 网络安全 147

42 信息系统安全的作用与意义148

43 信息安全系统的组成框架149

431 技术体系 149

432 组织机构体系 150

433 管理体系 150

44 信息加解密技术150

441 数据加密 150

442 对称密钥加密算法 151

443 非对称密钥加密算法 152

45 密钥管理技术153

451 对称密钥的分配与管理 153

452 公钥加密体制的密钥管理 155

453 公钥加密分配单钥密码体制的密钥 155

46 访问控制及数字签名技术156

461 访问控制技术 156

462 数字签名 158

47 信息安全的抗攻击技术160

471 密钥的选择 160

472 拒绝服务攻击与防御 161

473 欺骗攻击与防御 163

474 端口扫描 165



V

目 录

475 强化TCP/IP堆栈以抵御拒绝服务

攻击 167

476 系统漏洞扫描 168

48 信息安全的保障体系与评估方法170

481 计算机信息系统安全保护等级 170

482 安全风险管理 170

第5章 软件工程基础知识 ·················175

51 软件工程175

511 软件工程定义 175

512 软件过程模型 176

513 敏捷模型 179

514 统一过程模型(RUP) 182

515 软件能力成熟度模型 184

52 需求工程185

521 需求获取 187

522 需求变更 189

523 需求追踪 192

53 系统分析与设计192

531 结构化方法 192

532 面向对象方法 200

54 软件测试205

541 测试方法 205

542 测试阶段 206

55 净室软件工程208

551 理论基础 208

552 技术手段 209

553 应用与缺点 209

56 基于构件的软件工程210

561 构件和构件模型 210

562 CBSE过程 211

563 构件组装 212

57 软件项目管理213

571 项目管理概述 213

572 软件进度管理 213

573 软件配置管理 215

574 软件质量管理 215

575 软件风险管理 217

第6章 数据库设计基础知识 ··············218

61 数据库基本概念218

611 数据库技术的发展 218

612 数据模型 220

613 数据库管理系统 221

614 数据库三级模式 223

62 关系数据库224

621 关系数据库基本概念 224

622 关系运算 227

623 关系数据库设计基本理论 231

63 数据库设计234

631 数据库设计的基本步骤 234

632 数据需求分析 235

633 概念结构设计 235

634 逻辑结构设计 237

635 物理设计 239

636 数据库实施 241

637 数据库运行维护 242

64 应用程序与数据库的交互243

641 库函数级别访问接口 243

642 嵌入SQL访问接口 243

643 通用数据接口标准 244

644 ORM访问接口 245

65 NoSQL数据库 246

651 分类与特点 246

652 体系框架 247

第7章 系统架构设计基础知识 ···········248

71 软件架构概念248

711 软件架构的定义 248

712 软件架构设计与生命周期 248



系统架构设计师教程(第2版)

713 软件架构的重要性 252

72 基于架构的软件开发方法254

721 体系结构的设计方法概述 254

722 概念与术语 254

723 基于体系结构的开发模型 255

724 体系结构需求 255

725 体系结构设计 256

726 体系结构文档化 257

727 体系结构复审 257

728 体系结构实现 258

729 体系结构的演化 258

73 软件架构风格259

731 软件架构风格概述 259

732 数据流体系结构风格 259

733 调用/返回体系结构风格 260

734 以数据为中心的体系结构风格 262

735 虚拟机体系结构风格 263

736 独立构件体系结构风格 264

74 软件架构复用265

741 软件架构复用的定义及分类 265

742 软件架构复用的原因 265

743 软件架构复用的对象及形式 265

744 软件架构复用的基本过程 266

75 特定领域软件体系结构267

751 DSSA的定义 267

752 DSSA的基本活动 268

753 参与DSSA的人员 269

754 DSSA的建立过程 269

第8章 系统质量属性与架构评估 ········271

81 软件系统质量属性271

811 质量属性概念 271

812 面向架构评估的质量属性 272

813 质量属性场景描述 274

82 系统架构评估277

821 系统架构评估中的重要概念 278

822 系统架构评估方法 279

83 ATAM方法架构评估实践289

831 阶段1—演示(Presentation) 289

832 阶段2—调查和分析 292

833 阶段3—测试 299

834 阶段4—报告ATAM304

第9章 软件可靠性基础知识 ··············305

91 软件可靠性基本概念305

911 软件可靠性定义 305

912 软件可靠性的定量描述 307

913 可靠性目标 309

914 可靠性测试的意义 310

915 广义的可靠性测试与狭义的可靠性

测试 311

92 软件可靠性建模312

921 影响软件可靠性的因素 312

922 软件可靠性的建模方法 312

923 软件的可靠性模型分类 314

93 软件可靠性管理316

94 软件可靠性设计318

941 容错设计技术 319

942 检错技术 320

943 降低复杂度设计 320

944 系统配置技术 321

95 软件可靠性测试322

951 软件可靠性测试概述 322

952 定义软件运行剖面 322

953 可靠性测试用例设计 323

954 可靠性测试的实施 324

96 软件可靠性评价326

961 软件可靠性评价概述 326

962 怎样选择可靠性模型 326

963 可靠性数据的收集 327



964 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

101 软件架构演化和定义的关系 330

1011 演化的重要性 330

1012 演化和定义的关系 331

102 面向对象软件架构演化过程 331

1021 对象演化 331

1022 消息演化 332

1023 复合片段演化 334

1024 约束演化 336

103 软件架构演化方式的分类 336

1031 软件架构演化时期 336

1032 软件架构静态演化 337

1033 软件架构动态演化 340

104 软件架构演化原则 347

105 软件架构演化评估方法 351

1051 演化过程已知的评估 351

1052 演化过程未知的评估 354

106 大型网站系统架构演化实例 354

1061 第一阶段:单体架构 355

1062 第二阶段:垂直架构 355

1063 第三阶段:使用缓存改善网站

性能 355

1064 第四阶段:使用服务集群改善

网站并发处理能力 356

1065 第五阶段:数据库读写分离 357

1066 第六阶段:使用反向代理和

CDN 加速网站响应 358

1067 第七阶段:使用分布式文件系统

和分布式数据库系统 359

1068 第八阶段:使用NoSQL和

搜索引擎 359

1069 第九阶段:业务拆分 360

10610 第十阶段:分布式服务 361

107 软件架构维护 362

1071 软件架构知识管理 362

1072 软件架构修改管理 363

1073 软件架构版本管理 363

1074 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

111 信息物理系统技术概述 369

1111 信息物理系统的概念 369

1112 CPS的实现 370

1113 信息物理系统的建设和应用 372

112 人工智能技术概述 374

1121 人工智能的概念 374

1122 人工智能的发展历程 375

1123 人工智能关键技术 376

113 机器人技术概述 380

1131 机器人的概念 380

1132 机器人的定义和发展历程 380

1133 机器人40的核心技术 381

1134 机器人的分类 383

114 边缘计算概述 384

1141 边缘计算概念 384

1142 边缘计算的定义 385

1143 边缘计算的特点 386

1144 边云协同 386

1145 边缘计算的安全 387

1146 边缘计算应用场合 388

115 数字孪生体技术概述 390

1151 数字孪生体发展历程 390

1152 数字孪生体的定义 391

1153 数字孪生体的关键技术 392

1154 数字孪生体的应用 393

116 云计算和大数据技术概述 394

1161 云计算技术概述 395

1162 大数据技术概述 398



系统架构设计师教程(第2版)

下 篇

第12章 信息系统架构设计理论与实践 ··405

121 信息系统架构基本概念及发展 405

1211 信息系统架构的概述 405

1212 信息系统架构的发展 406

1213 信息系统架构的定义 406

122 信息系统架构 408

1221 架构风格 408

1222 信息系统架构分类 408

1223 信息系统架构的一般原理 410

1224 信息系统常用4种架构模型 411

1225 企业信息系统的总体框架 415

123 信息系统架构设计方法 417

1231  ADM架构开发方法 417

1232 信息化总体架构方法 433

124 信息系统架构案例分析 438

1241 价值驱动的体系结构—连接

产品策略与体系结构 438

1242 Web服务在HL7上的应用—

Web服务基础实现框架 441

1243 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

131 层次式体系结构概述 451

132 表现层框架设计 453

1321 表现层设计模式 453

1322 使用XML设计表现层,统一

Web Form与Windows Form的外观 455

1323 表现层中UIP设计思想 456

1324 表现层动态生成设计思想 458

133 中间层架构设计 458

1331 业务逻辑层组件设计 458

1332 业务逻辑层工作流设计 459

1333 业务逻辑层实体设计 460

1334 业务逻辑层框架 463

134 数据访问层设计 464

1341 5种数据访问模式 464

1342 工厂模式在数据访问层应用 466

1343 ORM、Hibernate与CMP20

设计思想 469

1344 灵活运用XML Schema 470

1345 事务处理设计 471

1346  连接对象管理设计 473

135 数据架构规划与设计 473

1351 数据库设计与类的设计融合 473

1352 数据库设计与XML设计融合 474

136 物联网层次架构设计 475

137 层次式架构案例分析 476

1371 电子商务网站(网上商店

PetShop) 476

1372 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

141 云原生架构产生背景 482

142 云原生架构内涵 484

1421 云原生架构定义 484

1422 云原生架构原则 486

1423 主要架构模式 488

1424 典型的云原生架构反模式 491

143 云原生架构相关技术 492

1431 容器技术 492

1432 云原生微服务 494

1433 无服务器技术 496

1434 服务网格 498

144 云原生架构案例分析 500



1441 某旅行公司云原生改造 500

1442 云原生技术助力某汽车公司数字

化转型实践 502

1443 某快递公司核心业务系统云原生

改造 504

1444 某电商业务云原生改造 507

1445 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

151 SOA的相关概念 512

1511 SOA的定义 512

1512 业务流程与BPEL 512

152 SOA的发展历史 513

1521 SOA的发展历史 513

1522 国内SOA的发展现状与国外对比 514

1523 SOA的微服务化发展 515

153 SOA的参考架构 516

154 SOA主要协议和规范 521

1541 UDDI协议 522

1542 WSDL规范 522

1543 SOAP协议 523

1544 REST规范 524

155 SOA设计的标准要求 525

1551 文档标准化 525

1552 通信协议标准 525

1553 应用程序统一登记与集成 525

1554 服务质量(QoS) 525

156 SOA的作用 526

157 SOA的设计原则 527

158 SOA的设计模式 528

1581 服务注册表模式 528

1582 企业服务总线模式 529

1583 案例研究 530

1584 微服务模式 531

159 构建SOA架构时应该注意的问题 534

1591 原有系统架构中的集成需求 534

1592 服务粒度的控制以及无状态服务

的设计 535

1510 SOA实施的过程 536

15101 选择SOA解决方案 536

15102 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

161 嵌入式系统概述 541

1611 嵌入式系统发展历程 541

1612 嵌入式系统硬件体系结构 541

1613 嵌入式软件架构概述 548

162 嵌入式系统软件架构原理与特征 550

1621 两种典型的嵌入式系统架构模式 550

1622 嵌入式操作系统 551

1623 嵌入式数据库 565

1624 嵌入式中间件 573

1625 嵌入式系统软件开发环境 578

163 嵌入式系统软件架构设计方法 583

1631 基于架构的软件设计开发方法

的应用 583

1632 属性驱动的软件设计方法 583

1633 实时系统设计方法 587

164 嵌入式系统软件架构案例分析 590

1641 鸿蒙操作系统架构案例分析 590

1642 面向安全攸关系统的跨领域

GENESYS系统架构案例分析 593

1643 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

171 通信系统概述 599

172 通信系统网络架构 599

1721 局域网网络架构 599



系统架构设计师教程(第2版)

1722 广域网网络架构 603

1723 移动通信网网络架构 607

1724 存储网络架构 609

1725 软件定义网络架构 611

173 网络构建关键技术 612

1731 网络高可用设计 612

1732 IPv4与IPv6融合组网技术 614

1733 SDN技术 616

174 网络构建和设计方法 617

1741 网络需求分析 617

1742 网络技术遴选及设计 618

1743 网络安全 622

1744 绿色网络设计方法 624

175 通信网络构建案例分析 626

1751 高可用网络构建分析 626

1752 园区网双栈构建分析 630

1753 5G网络应用 631

第18章 安全架构设计理论与实践 ·······633

181 安全架构概述 633

1811 信息安全面临的威胁 633

1812 安全架构的定义和范围 635

1813 与信息安全相关的国内外标准

及组织 635

182 安全模型 638

1821 状态机模型 639

1822 Bell-LaPadula模型 640

1823 Biba模型 641

1824 Clark-Wilson模型 642

1825 Chinese Wall模型 643

183 系统安全体系架构规划框架 644

1831 安全技术体系架构 644

1832 信息系统安全体系规划 645

1833 信息系统安全规划框架 646

184 信息安全整体架构设计(WPDRRC模型) 648

1841 WPDRRC信息安全体系架构模型 648

1842 信息安全体系架构设计 649

185 网络安全体系架构设计 653

1851 OSI的安全体系架构概述 653

1852 认证框架 656

1853 访问控制框架 657

1854 机密性框架 658

1855 完整性框架 659

1856 抗抵赖框架 659

186 数据库系统的安全设计 661

1861 数据库安全设计的评估标准 661

1862 数据库的完整性设计 662

187 系统架构的脆弱性分析 664

1871 概述 664

1872 软件脆弱性 665

1873 典型软件架构的脆弱性分析 668

188 安全架构设计案例分析 671

1881 电子商务系统的安全性设计 671

1882 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

191 传统数据处理系统存在的问题 676

192 大数据处理系统架构分析 678

1921 大数据处理系统面临挑战 678

1922 大数据处理系统架构特征 679

193 Lambda架构 680

1931 Lambda架构对大数据处理系统

的理解 680

1932 Lambda架构应用场景 680

1933 Lambda架构介绍 681

1934  Lambda架构的实现 684

1935 Lambda架构优缺点 685

1936 Lambda与其他架构模式对比 685

194 Kappa架构 686

1941 Kappa架构下对大数据处理系统

的理解 686



1942 Kappa架构介绍 687

1943 Kappa架构的实现 688

1944 Kappa架构的优缺点 688

1945 常见Kappa架构变形 689

195 Lambda架构与Kappa架构的对比和

设计选择690

1951 Lambda架构与Kappa架构的特性

对比 690

1952 Lambda架构与Kappa架构的设计

选择 692

196 大数据架构设计案例分析 692

1961 Lambda架构在某网奥运中的

大数据应用 692

1962 Lambda架构在某网广告平台的

应用与演进 694

1963 某证券公司大数据系统 697

1964 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

201 写作注意事项 702

2011 做好准备工作 702

2012 论文写作格式 703

202 如何解答试题 704

2021 论文解答步骤 705

2022 论文解答实例 705

203 论文写作方法 708

2031 如何写好摘要 708

2032 如何写好正文 709

2033 摘要和正文的关系 711

204 常见问题及解决办法 711


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