系统架构设计师“脑图速记手册”（巧学巧记）

​​第一节

架构风格·质量属性·可靠性设计

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​​一、架构风格：从理论到工业级实战​​

​​1. 数据流风格：工厂流水线哲学​​

​​▎批处理序列——汽车装配线的启示​​

​​原理解构​​：

• ​​顺序枷锁​​：必须严格按步骤执行（Step1质检→Step2喷漆→Step3组装）
• ​​数据整体性​​：每个工位接收的是完整车架（而非半个车门）
  ​​工业案例​​：
• 银行月末结算系统：

  flowchart LR  
      A[日交易数据] --> B(数据完整性校验) --> C(利息计算) --> D(生成月报表)  

  → 若利息计算失败，​​整个流程回滚​​（无法只重算利息）

​​▎管道-过滤器——星巴克咖啡流水线​​

​​组件协作真相​​：

• 过滤器独立性：加糖模块故障 ≠ 打奶泡模块停工
• ​​数据流管道约束​​：中杯美式 → 只能走“浓缩咖啡→加水”路径
  ​​致命缺陷深度剖析​​：
• ​​场景​​：顾客点单“大杯冰拿铁，去冰后补满牛奶”
• ​​系统崩溃点​​：
  • 去冰过滤器移除冰块 → 液体体积减少
  • 后续无“补牛奶”过滤器 → ​​无法动态插入处理环节​​

​​2. 调用/返回风格：权力与协作的艺术​​

​​▎主程序/子程序——紫禁城管理模型​​

​​层级森严的证据链​​：

皇帝(主程序)  
│  
├── 户部(子程序1：计算赋税)  
│   └── 地方账房(子子程序：数据校验)  
└── 兵部(子程序2：调度军队)  

​​数据共享风险​​：户部修改赋税算法 → 兵部军费计算错误（共享全局变量）

​​▎面向对象风格——智能快递柜生态系统​​

​​消息机制本质​​：

// 柜子之间不直接交互！  
用户.send(取件请求);  
中央系统.receive(请求);  
中央系统.send(开柜指令, 目标柜子);  

​​依赖之痛​​：若“短信通知对象”故障 → 用户收不到取件码 → ​​整个系统“失联”​​

​​二、质量属性：平衡的艺术与实战决策​​

​​1. 性能 vs 可靠性：电商大促生死局​​

​​▎阿里双11架构决策树​​

策略	性能提升	可靠性风险	选择依据
异步削峰（MQ队列）	吞吐量↑300%	消息可能丢失	保用户体验，事后对账
同步数据库写入	吞吐量↓40%	数据100%一致	金融支付类必选

​​▎敏感点精讲​​

• ​​数据库索引设计​​：
  • 添加索引：查询性能↑，写入性能↓（索引维护代价）
  • ​​取舍公式​​：读/写比例 > 10:1 → 可加索引

​​2. 安全性设计三重门​​

​​▎金融系统黄金法则​​

1. 传输层：TLS1.3 + 双向证书认证（防中间人攻击）  
2. 存储层：AES-256加密 + 硬件密钥管理（防拖库）  
3. 审计层：区块链存证 + 行为画像分析（防内部作案）  

​​▎真题陷阱​​：

• 题干：“要求99.999%交易安全”
• 错误解法：只使用MD5密码加密
• 正解：​​多因素认证​​（密码+短信+生物识别）

​​三、可靠性设计：从飞机控制系统到电商容灾​​

​​1. 容错设计四阶进化论​​

等级	技术	适用场景	成本	案例
L1	时间冗余	网络抖动	低	HTTP请求重试3次
L2	恢复块	单点模块	中	支付系统备用算法
​​L3​​	​​N版本程序​​	安全苛求系统	高	波音787飞控三套系统
L4	异地多活	城市级灾难	极高	阿里云跨洲集群

​​2. 双机容错模式选型指南​​

​​▎热备 vs 双工 vs 互备​​

flowchart TD  
    A[业务连续性要求] -->|99.9%| B(热备：主宕备顶班)  
    A -->|99.99%| C(双工：双机同时服务)  
    A -->|资源利用率优先| D(互备：A服务X，B服务Y)  

​​成本对比​​：

• 热备：服务器利用率≤50%
• 双工：需双倍硬件 + 负载均衡器

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​​本批核心记忆口诀​​

1. ​​架构风格四句诀​​：

   批处理序等接力，管道过滤各管各
   主程调子如圣旨，对象协作靠快递
   事件驱动吃瓜热，黑板破案靠线索

2. ​​可靠性设计段子​​：

   “系统要可靠，冗余不能少
   热备像备胎，双工似双胞
   N版本最烧钱，三组人写同招”

3. ​​质量属性权衡歌​​：

   性能安全常打架，加密算法是战场
   要想吞吐冲得高，异步缓存是绝招
   若保数据不丢失，同步写入慢如牛

 

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​​第二节