系统架构设计师精华知识点（2026 版）

第一部分：软件工程基础

1.1 系统工程核心

• 系统特性：整体性、层次性、相关性、目的性、环境适应性、动态性
• 核心思想：整体最优而非局部最优
• 霍尔三维结构：逻辑维、时间维、知识维
• WSR 方法：懂物理、明事理、通人理

1.2 信息系统生命周期

五阶段：系统规划→系统分析→系统设计→系统实施→运行维护

1.3 软件开发模型（必考）

表格

1.4 需求工程

• 需求分类：功能需求、非功能需求、设计约束
• 需求获取：访谈、问卷、原型法、头脑风暴
• 需求分析模型：数据流图 (DFD)、实体关系图 (ERD)、状态图
• 需求验证：评审、原型验证、测试用例

1.5 软件设计原则

• SOLID 原则（必考）：
  • S单一职责：一个类只负责一个功能
  • O开闭原则：对扩展开放，对修改关闭
  • L里氏替换：子类可替换父类
  • I接口隔离：客户端不依赖不需要的接口
  • D依赖倒置：依赖抽象而非具体
• 通用原则：高内聚低耦合、信息隐藏、抽象化、关注点分离

第二部分：系统架构设计理论

2.1 软件架构基本概念

• 架构定义：系统的基本组织方式，包含组件、连接件、约束、质量属性
• 4+1 视图模型（必考）：
  • 逻辑视图：功能分解、模块、类、接口
  • 开发视图：静态组织、分层、子系统
  • 进程视图：并发同步、进程 / 线程、调度
  • 物理视图：部署拓扑、硬件、网络
  • 场景视图：用例驱动，串联其他视图（+1）

2.2 经典架构风格（重中之重）

数据流风格

• 管道 - 过滤器：Unix shell、编译器，组件独立，数据流式传输
• 批处理序列：传统数据处理，整体处理，批量输出

调用返回风格

• 主程序 - 子程序：结构化编程，单线程控制
• 面向对象：对象 + 消息传递，封装继承多态
• 分层架构：OSI 七层、TCP/IP，每层只与相邻层交互

独立组件风格

• 客户端 - 服务器：请求 - 响应模式，集中式服务
• 发布 - 订阅：事件驱动，松耦合，异步通信

虚拟机风格

• 解释器：规则引擎、虚拟机，跨平台执行
• 规则基系统：专家系统，基于规则推理

仓库风格

• 数据库：中央数据存储，各组件共享数据
• 黑板系统：多专家协作，问题逐步求解

第三部分：分布式系统架构

3.1 分布式基础理论

• CAP 定理（必考）：一致性 (C)、可用性 (A)、分区容错性 (P)，三者不可兼得，分布式系统必须选择 P
• BASE 理论：基本可用、软状态、最终一致性
• FLP 不可能定理：异步系统中不存在确定性共识算法

3.2 分布式一致性协议

• 2PC：准备阶段→提交阶段，强一致但可用性差，同步阻塞
• 3PC：CanCommit→PreCommit→DoCommit，解决 2PC 阻塞问题
• Paxos：基于多数派，角色：Proposer、Acceptor、Learner
• Raft：Paxos 简化版，子问题：领导选举、日志复制、安全性

3.3 分布式事务

• 刚性事务：ACID 特性，强一致性
• 柔性事务：BASE 特性，最终一致性
• 常见方案：
  • TCC：Try-Confirm-Cancel，业务侵入性强
  • SAGA：长事务，补偿逻辑复杂
  • 本地消息表、消息队列事务

第四部分：系统质量属性与架构评估

4.1 核心质量属性

• 性能：响应时间、吞吐量、并发数
• 可用性：MTBF (平均无故障时间)、MTTR (平均恢复时间)
• 可靠性：容错、灾备、自动重试
• 可修改性：可维护性、可扩展性、可移植性
• 安全性：认证、授权、加密、审计

4.2 架构评估方法

• SAAM：软件架构分析方法，主要评估可修改性
• ATAM（必考）：架构权衡分析方法，评估多个质量属性，识别风险点和权衡点
• CBAM：成本收益分析方法，在 ATAM 基础上加入经济因素

4.3 质量属性战术

可用性战术

• 错误检测：心跳机制、异常监控、Ping/Echo
• 错误恢复：主动冗余、被动冗余、回滚恢复
• 错误预防：事务机制、进程监控、资源预分配

性能战术

• 资源管理：引入并发、维持数据副本、增加资源
• 资源调度：优先级调度、公平调度、负载均衡
• 资源需求：减少计算量、优化算法、缓存数据

第五部分：新兴架构技术

5.1 微服务架构

• 核心思想：单一职责、独立部署、松耦合、技术异构
• 设计原则：康威定律、领域驱动设计 (DDD)
• 关键技术：
  • 服务注册发现：Nacos、Eureka
  • API 网关：Spring Cloud Gateway、Kong
  • 配置中心：Nacos、Apollo
  • 熔断降级：Sentinel、Hystrix
  • 分布式追踪：SkyWalking、Zipkin

5.2 云原生架构

• 定义：基于云计算技术栈，面向云环境设计和运行的应用
• 核心原则：服务化、弹性、可观测、韧性、自动化
• 核心技术：
  • 容器化：Docker
  • 容器编排：Kubernetes
  • 服务网格：Istio
  • 不可变基础设施

5.3 Serverless 架构

• 核心思想：开发者只需关注业务逻辑，无需管理服务器
• 特点：事件驱动、按需执行、自动扩缩容、按使用付费
• 典型应用：函数计算 (FaaS)、后端即服务 (BaaS)

第六部分：数据库与存储技术

6.1 数据库基础

• 三级模式两级映像：外模式→模式→内模式，保证数据的逻辑独立性和物理独立性
• 关系数据库规范化：
  • 1NF：属性不可再分
  • 2NF：消除部分依赖
  • 3NF：消除传递依赖
  • BCNF：消除主属性对码的部分和传递依赖

6.2 数据库优化

• 索引优化：B + 树索引、哈希索引、覆盖索引，避免索引失效
• 查询优化：避免全表扫描，优化 SQL 语句，使用 EXPLAIN 分析
• 分库分表：水平分表、垂直分表、读写分离
• 缓存技术：Redis、Memcached，解决缓存穿透、击穿、雪崩问题

6.3 NoSQL 数据库

• 键值数据库：Redis、DynamoDB，适合缓存、会话存储
• 文档数据库：MongoDB，适合半结构化数据
• 列族数据库：HBase，适合大数据存储
• 图数据库：Neo4j，适合关系复杂的数据

第七部分：信息安全技术

7.1 安全设计原则

• 最小权限原则：只授予完成任务所需的最小权限
• 纵深防御原则：多层防护，避免单点失效
• 默认安全原则：默认配置应为最安全状态
• 安全隔离原则：将不同安全级别的系统和数据隔离

7.2 加密技术

• 对称加密：DES、3DES、AES，速度快，适合大量数据加密
• 非对称加密：RSA、ECC，速度慢，适合密钥交换和数字签名
• 哈希算法：MD5 (已不安全)、SHA-1、SHA-256，用于数据完整性验证

7.3 身份认证与授权

• 认证方式：用户名密码、短信验证码、生物识别、多因素认证
• 授权协议：OAuth 2.0、OpenID Connect、SAML
• 访问控制：
  • DAC：自主访问控制
  • MAC：强制访问控制
  • RBAC：基于角色的访问控制

高频考点速记口诀

• CAP 定理：CAP 三选二，分区容错不可弃
• 4+1 视图：逻开进物场，用例来串联
• SOLID 原则：单一开闭里氏替，接口隔离依赖倒
• 云原生原则：服弹可韧所零架
• 信息系统生命周期：信生规分设实运

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