软考高级系统架构设计师案例分析试题及完整答案！

案例场景

某智慧工厂拟开发一套基于Web 的设备远程监控与预测性维护系统，用于实时监测生产线设备状态并预警故障。核心需求如下:

1.设备状态监控:实时采集设备传感器数据(温度、振动、电压等)，以可视化图表展示。

2.故障预测:基于历史数据训练机器学习模型，预测设备潜在故障并触发告警。

3.工单管理:生成维护工单并分配至工程师，跟踪工单执行进度。

4.权限控制:区分管理员(管理设备/用户)、工程师(处理工单)、操作员(查看设备状

态)三级角色。

5.数据安全:设备传感器数据需加密传输，用户密码需单向加密存储。

6.性能要求:实时数据延迟≤1秒，支持500 台设备并发接入。

项目组选用 B/S 架构，采用Spring Boot 后端+Vue.js 前端技术栈。张工建议使用WebSocket 实现实时数据推送，HTTPS 保障传输安全。

问题内容:

[问题1] (8 分)

HTTP与WebSocket均可用于数据传输，请用300 字以内的文字简述两者工作模式的差异，并说明本系统中设备实时状态数据和工单管理数据分别应选用哪种通信方式?

[问题2] (6分)

为实现该系统的权限控制功能，应该采用哪一种访问控制类型?并简单说明该访问控制类型。

[问题3](4分)

为实现故障预测功能，需设计设备传感器数据的存储方案。请说明传感器数据(时间戳、设备 ID、温度、振动值)适合采用哪种数据库(SQL/NoSQL) ?并列举2个具体的数据库。

[问题4] (7分)

Web 应用架构的设计原则可以帮助开发人员作出体系结构决策，构建简洁、可维护的应用程序。请列举 7种 Web应用架构的通用设计原则。

试题答案:

[问题1)

HTTP 是一种请求-响应的通信方式。在客户端与服务端通信时，客户端发送一个HTTP请求给服务器，服务器接收请求后进行处理，并将响应结果返回给客户端。每次通信都是通过建立短暂的连接完成。(3分)

WebSocket是一种全双工的通信方式，它在客户端和服务器之间建立一个持久的连接。在客户端与服务端通信时，双方都可以主动发送和接收数据。这样可以实现双向实时通信，而不需要每次传输都建立新的连接。(3分)

选型:实时状态数据用WebSocket(低延迟);工单管理数据用 HTTP(无实时要求)。

(2分)

[问题2]

为实现该系统的权限控制功能，访问控制的设计采用基于角色的访问控制(RBAC)模型。

(3分)

RBAC 就是指根据完成某些职责任务所需要的访问权限来进行授权和管理。(3分)

[问题3]

选NOSQL数据库(2分)。比如时序数据库(如InfluxDB)或列式NoSQL(如Cassandra),

适应高频写入(2分)。

[问题4)

分离关注点、封装、依赖关系反转、显式依赖关系、单一责任、避免自我重复、持久性无知、有界上下文(答对1条得1分，最高7分）