系统架构设计师备考第7天——网络协议中间件软件构件

一、网络协议

核心概念
  • 定义:网络协议是计算机通信的“语言规则”,规定了数据格式、传输时序、控制信号等,确保不同系统实体间正常通信。
  • 作用:实现资源共享与信息交换的基础。
  • 常见类型
    • 局域网协议(LAN):如以太网协议(IEEE 802.3)。
    • 广域网协议(WAN):如帧中继、ATM。
    • 无线网协议:如Wi-Fi(IEEE 802.11)。
    • 移动网协议:如4G/5G通信协议。
    • 互联网核心协议:TCP/IP协议簇(含IP、TCP、UDP等)。
重点考点
  1. 协议三要素:语法(数据格式)、语义(控制信息含义)、时序(传输顺序)。
  2. TCP/IP分层模型:分四层(应用层、传输层、网络层、网络接口层),对比OSI七层模型。
  3. 典型协议功能
    • IP协议:负责寻址和路由。
    • TCP协议:面向连接、可靠传输。
    • UDP协议:无连接、高效但不可靠。
常见考题
  • 选择题:TCP与UDP的主要区别是什么?(可靠性 vs 效率)
  • 简答题:描述TCP三次握手过程及其作用。(建立可靠连接)

二、 中间件

核心概念
  • 定义:位于操作系统与应用软件之间的独立系统软件,提供标准化接口,屏蔽底层异构性,实现跨平台通信与资源共享。
  • 作用:解耦应用与硬件/操作系统,提升开发效率与系统可扩展性。
  • 分类(8类)
    类型功能典型产品
    通信处理(消息)中间件跨平台数据传输IBM MQ、RabbitMQ
    事务处理中间件分布式事务协调与高可靠性保障BEA Tuxedo
    数据存取管理中间件异构数据库访问与格式转换ODBC、JDBC
    Web服务器中间件扩展HTTP会话能力Apache Tomcat、Nginx
    安全中间件提供加密、认证等安全服务国产防火墙中间件
    跨平台架构中间件支持多平台构件集成CORBA、JavaBeans、COM+
    专用平台中间件为特定领域(如电商)定制架构电商中间件平台
    网络中间件网络管理、虚拟缓冲等网管系统中间件
重点考点
  1. 中间件核心价值:降低开发成本、提升系统互操作性。
  2. 中间件与操作系统的关系:部分中间件功能可能被集成到操作系统(如Windows消息队列)。
  3. 嵌入式中间件特点(文档6):支持网络化、流媒体、强QoS约束及未来适应性。
常见考题
  • 案例分析:如何通过中间件解决银行系统跨平台事务一致性?(答案:事务处理中间件)
  • 简答题:列举中间件在分布式系统中的三大作用。(解耦、复用、跨平台)

三、软件构件

核心概念
  • 定义:可复用的软件单元(如模块、类、服务),封装特定功能,通过接口交互。
  • 关键特性
    • 复用性:独立于具体应用,可多次部署。
    • 标准化接口:通过接口描述语言(IDL)定义交互协议。
    • 组装性:通过连接子(如RPC、消息队列)组合成系统。
  • 架构支持:构件化开发依赖中间件(如CORBA、EJB)提供运行环境。
重点考点
  1. 构件与模块的区别:构件强调独立部署与复用,模块侧重代码组织。
  2. 构件组装问题
    • 架构失配(文档5):因构件假设冲突导致的集成问题(如数据模型不一致)。
    • 解决方案:通过中间件适配接口或统一标准(如SOAP协议)。
  3. 构件模型标准:COM/DCOM、CORBA、EJB。
常见考题
  • 判断题:软件构件必须依赖特定操作系统。(×,跨平台是核心目标)
  • 设计题:描述如何用构件化设计实现电商支付系统。(拆分支付网关、订单处理等构件)

四、 应用软件

核心概念
  • 定义:面向终端用户的软件,实现特定业务功能(如ERP、微信)。
  • 分类
    • 通用型:办公软件(WPS)、浏览器(Chrome)。
    • 定制型:企业ERP系统、银行核心业务系统。
  • 嵌入式应用软件特点(文档4):
    • 可剪裁性:静态编译移除冗余模块。
    • 强实时性:时限内完成任务(如汽车控制系统)。
    • 高可靠性:容错设计(余度技术)、安全等级(如DO-178C航空标准)。
重点考点
  1. 应用软件与中间件的关系:中间件为应用提供基础服务(如数据库连接、事务管理)。
  2. 嵌入式应用开发差异
    • 开发环境:宿主机(PC)开发,目标机(嵌入式设备)运行。
    • 约束:资源受限(内存/CPU)、代码规模控制、安全攸关设计。
常见考题
  • 简答题:列举嵌入式应用软件的三个非功能性需求。(实时性、可靠性、安全性)
  • 案例分析:为何飞机控制系统需采用静/动态结合的代码设计?(答案:平衡实时性与灵活性)

章节关联总结

概念核心作用典型技术/案例
网络协议通信规则标准化TCP/IP、Wi-Fi
中间件跨平台解耦与集成Tuxedo(事务)、MQ(消息)
软件构件复用与灵活组装CORBA、EJB
应用软件实现终端业务功能嵌入式控制系统、ERP

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