系统架构设计师案例分析2022年真题及答案！

阅读以下关于嵌入式系统故障检测和诊断的相关描述，回答问题1至问题3。

案例场景

系统的故障检测和诊断是宇航系统提高装备可靠性的主要技术之一，随着装备信息化的发展，分布式架构下的资源配置越来越多，资源布局也越来越分散，这对系统的故障检测和诊断方法提出了新的要求。为了适应宇航装备的分布式综合化电子系统的发展，解决由于系统资源部署的分散性，造成系统状态的综合和监控困难的问题，公司领导安排张工进行研究。张工经过分析、调研提出了针对分布式综合化电子系统架构的故障检测和诊断的方案。

[问题1](8分)

张工提出:宇航装备的软件架构可采用四层的层次化体系结构，即模块支持层、操作系统层、分布式中间件层和功能应用层。为了有效、方便地实现分布式系统的故障检测和诊断能力，方案建议将系统的故障检测和诊断能力构建在分布式中间件内，通过使用心跳检测或者超时探测技术来实现故障检测器。请用300字以内的文字分别说明心跳检测和超时探测技术的基本原理及特点。

[问题2](8分)

张工针对分布式综合化电子系统的架构特征，给出了初步设计方案，指出每个节点的故障监测与诊断器主要负责监控系统中所有的故障信息，并将故障信息进行综合分析判断，使用故障诊断器分析出故障原因，给出解决方案和措施。系统可以给模块的每个处理机器核配置核状态监控器、给每个分区配置分区状态监控器、给每个模块配置模块状态监控器、给系统配置系统状态监控器，如图3-1所示.

图3-1系统故障检测和诊断原理

请根据下面给出的分布式综合化电子系统可能产生的故障(a)~(h)，判断这些故障分别属于哪类监控器检测的范围，完善表

3-1的(1)~(8)的空白。

(a)应用程序除零

(b)看门狗故障

(c)任务超时

(d)网络诊断故障

(e)BIT检测故障

(1)分区堆栈溢出

(g)操作系统异常

(h)模块掉电

[问题3](9分)

张工在方案中指出，本系统的故障诊断采用故障诊断器实现，它可综合多种故障信息和系统状态，依据智能决策数据库提供的决策策略判定出故障类型和处理方法。智能决策数据库中的策略可以对故障开展定性或定量分析。通常，在定量分析中，普遍采用基于解析模型的方法和数据驱动的方法。张工在方案中提出该系统定量分析时应采用基于解析模型的方法。但是此提议受到王工的反对，王工指出采用数据驱动的方法更适合分布式综合化电子系统架构的设计。请用300字以内的文字，说明数据驱动方法的基本概念，以及王工提出采用此方法的理由。

参考答案：

[问题1]

心跳检测是分布式系统中常用的检测技术。是以固定的频率向其他节点汇报当前节点状态的方式。收到心跳，一般可以认为一个节点和现在的网络拓扑是良好的。如果在限定的一段时间(或超过某一门限值)没有收到心跳信息就被认为失效。心跳检测的主要特点是:原理简单，具有自适应、结构灵活性，具有可扩展性和健壮性。

超时探测也是分布式系统中常用的检测技术。在整个分布式系统中为每个节点设计一种探针，探针会不断发送健康检查来检查服务是否健康。如果远程节点没有响应，则认为数据包在过程中的某个地方已丢失了，系统将重试或等待一段时间，直到超时。超时探测的主要

特点是:适应大规模系统、具有高并发能力、具备可扩展性、具备容错能力。

[问题2]

(1)(2): ac

(3):f

(4) (5) (6):beg

(7) (8):dh

[问题3]

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