软考高级架构师：云原生架构模式概念和例题
作者：明明如月学长， CSDN 博客专家，大厂高级 Java 工程师，《性能优化方法论》作者、《解锁大厂思维：剖析《阿里巴巴Java开发手册》》、《再学经典：《Effective Java》独家解析》专栏作者。
一、AI 讲解
云原生架构模式是一种设计哲学，旨在利用云计算的优势，提高软件的可靠性、可扩展性和灵活性。下面是几种常见的云原生架构模式的概念讲解：
架构模式 | 描述 | 例子 |
|---|---|---|
服务化架构模式 | 也称为微服务架构。将应用拆分成一组小的、独立的服务，每个服务实现特定的业务功能，并通过轻量级通信协议互相协作。 | 一个电商平台可以被拆分为用户服务、订单服务、支付服务等独立的微服务。 |
Mesh化架构模式 | 在微服务架构之上，通过引入一个服务网格（Service Mesh）层来管理服务之间的通信、监控和安全等问题。 | 使用Istio或Linkerd等Service Mesh技术来管理微服务的流量和策略。 |
Serverless模式 | 开发者只需关注业务逻辑的编写，无需管理服务器等底层计算资源，由云平台动态分配资源并自动扩缩。 | 使用AWS Lambda或阿里云函数计算来运行代码，只在代码执行时收费。 |
存储计算分离模式 | 将数据存储与计算过程分离，允许独立扩展存储容量和计算能力，提高资源利用率和系统灵活性。 | 数据仓库Snowflake，将存储和计算分离，可根据需要独立扩展。 |
分布式事务模式 | 在分布式系统中，确保跨多个服务的操作要么全部成功，要么全部失败，保证数据一致性。 | 使用两阶段提交（2PC）或Saga模式来处理跨服务的事务。 |
可观测架构 | 构建系统的监控、日志、追踪等能力，以便能够洞察系统运行状态和问题定位。 | 使用Prometheus和Grafana进行监控，使用ELK（Elasticsearch、Logstash、Kibana）堆栈处理日志。 |
事件驱动架构 | 系统组件通过事件进行通信，事件生产者不直接调用事件消费者，而是通过事件总线解耦。 | 使用Apache Kafka或RabbitMQ作为事件总线，支持高吞吐的事件处理。 |
这些架构模式通常互相配合使用，以适应复杂的业务场景和不断变化的技术要求。
二、AI 出题
（1）题目
- 以下哪个选项不是服务化架构模式的特点？
- A. 服务间松耦合
- B. 单一的大型数据库
- C. 增强业务的可扩展性
- D. 服务独立部署
- 在Mesh化架构模式中，服务网格（Service Mesh）主要负责哪些方面的管理？
- A. 服务发现
- B. 负载均衡
- C. 安全通信
- D. 所有选项
- Serverless架构模式中，开发者不需要管理哪项资源？
- A. 业务逻辑
- B. 服务器
- C. 应用代码
- D. 数据库结构
- 存储计算分离模式的主要优势是什么？
- A. 降低存储成本
- B. 增强计算能力
- C. 独立扩展存储和计算能力
- D. 简化数据管理
- 分布式事务模式用于解决什么问题？
- A. 数据冗余
- B. 跨服务的数据一致性
- C. 存储性能优化
- D. 计算资源分配
- 可观测架构关注的是什么？
- A. 提升存储效率
- B. 增强安全性
- C. 系统运行状态的洞察
- D. 代码质量改进
- 事件驱动架构的核心概念是什么？
- A. 数据库优化
- B. 事件总线解耦
- C. 服务自动扩缩
- D. 缓存机制
- 哪项不是Serverless模式的典型应用场景？
- A. 实时文件处理
- B. 高频率的任务调度
- C. 大规模的数据分析
- D. 长时间运行的后端服务
- 使用Service Mesh技术可以带来的好处包括？
- A. 减少开发成本
- B. 自动化服务部署
- C. 简化服务间通信的复杂性
- D. 提升数据库性能
- 以下哪个不是采用存储计算分离模式的好处？
- A. 提高数据处理的灵活性
- B. 降低总体系统的复杂度
- C. 加速数据处理速度
- D. 自动化数据备份
（2）答案和解析
- 答案：B。服务化架构模式（微服务架构）的特点是服务间松耦合、增强业务的可扩展性和服务独立部署，而不是使用单一的大型数据库。这个选项描述了传统的单体应用架构中的情况。
- 答案：D。服务网格（Service Mesh）主要负责服务发现、负载均衡和安全通信等多方面的管理，以确保微服务之间的高效、安全通信。
- 答案：B。在Serverless架构模式中，开发者不需要管理服务器或其他底层计算资源。他们只需要关注业务逻辑和应用代码的编写，其他由云平台管理。
- 答案：C。存储计算分离模式的主要优势在于可以独立扩展存储和计算能力，这样可以根据需求灵活地调整资源，提高资源利用效率和系统的灵活性。
- 答案：B。分布式事务模式主要用于解决跨多个服务的操作要么全部成功要么全部失败的问题，确保跨服务操作的数据一致性。
- 答案：C。可观测架构关注的是构建系统的监控、日志、追踪等能力，以便能够洞察系统运行状态和进行问题定位。
- 答案：B。事件驱动架构的核心概念是通过事件总线来解耦服务之间的直接依赖，实现事件的生产者和消费者之间的松耦合。
- 答案：D。Serverless模式适合短时间内执行完毕的计算任务，如实时文件处理、任务调度和数据分析等，而不适合长时间运行的后端服务，因为这会导致成本较高。
- 答案：C。使用Service Mesh技术可以简化服务间通信的复杂性，通过提供统一的方式来处理服务发现、负载均衡、故障处理和安全性等问题。
- 答案：D。采用存储计算分离模式的好处包括提高数据处理的灵活性、降低总体系统的复杂度和加速数据处理速度。自动化数据备份并不直接由存储计算分离模式带来，而是数据管理和备份策略的一部分。
三、真题
