软考高级架构设计师论文参考

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《云原生架构》是备考论文的其中一篇，简单讲一下行文思路，论文只花了一个月时间仓促准备，论文主体部分来自一位网友的慷慨分享（详见参考资料）。因此，我也把从他山之石学到的内容加上我自己的认识，分享给大家，许多不成熟之处让大家见笑。

摘要

2021年3月，我单位联合某省公安厅研发了《数据脱敏管理系统》。系统以数据脱敏为核心，分为资源模块、敏感属性模块、脱敏规则模块、脱敏模块、权限模块、审计模块，解决了数据在其生命周期的传输、存储、使用、共享环节的安全问题。在项目中，我担任系统架构设计师，负责架构设计工作。

摘要第一段主要讲开发了什么系统， 该系统有哪些模块，解决了什么问题，在项目中承担的角色。这一段话要精心准备，能够复用在架构任何论文上。

本文以该系统为例，论述了云原生架构在系统中的应用。系统使用spring cloud开发，分为前端Web服务、平台支撑服务、业务服务三部分。前端Web服务由负载均衡和服务集群组成；平台支撑服务以Eureka为中心，包括api网关、服务注册中心、监控平台等构成，实现基础服务框架；业务服务划分为多个微服务，基于Docker容器，实现具体业务。最终系统成功上线，获得用户一致好评。

摘要第二段需要扣题，内容要实。本文以该系统/项目为例，主要论述了xxx的应用（首先点题）。系统基于xxx/使用xxx开发，分为xx、xx、xx三部分（对应正文的主要三段）。接下来逐一对每个部分主要内容简要说明，能干什么，最后讲效果。

正文

笔者在一个专为政企建设信息系统的集成商任职，过往成果有《某省厅财务内网系统》等。2021年3月，我单位联合某省厅研发了《数据脱敏管理系统》项目（以下简称“系统”），解决了数据在其生命周期的传输、存储、使用、共享环节的安全问题，保护了数据安全性和可用性。系统以数据脱敏为核心，主要分为资源模块、敏感属性模块、脱敏规则模块、权限模块、审计模块等。资源模块主要负责识别和维护所有需要进行数据脱敏的数据源，支持用户根据需求接入和导出数据至不同数据源（如oracle、flink、spark、文件等），并负责将抽取的数据发送到敏感属性模块进行属性分析；敏感属性模块负责自动发现数据中的敏感字段，支持用户自定义敏感属性等；脱敏规则模块根据不同敏感属性，灵活组合不同脱敏策略，并做好算法版本控制；数据脱敏模块按用户指定或预定义脱敏策略，对数据实施可逆、不可逆脱敏；权限模块主要是系统安全管理员对省市县三级用户实行权限控制；审计模块用于安全审计员对系统操作的监督核查。在这个项目中，我担任系统架构师的职务，主要负责系统的架构设计相关工作。

本段第一句话说一下作者背景、过往研发的系统；第二句话讲本系统解决了一个什么问题。后面的内容是对摘要第一段展开阐述，描述每个模块主要干什么，模块与模块之间如果能够体现某种关联则更好，例如，资源模块抽取的数据发送到敏感属性模块进行分析。这一段内容，能够复用到任何论文上。

系统需要支撑省厅所辖工作人员对数据的脱敏，为保证系统的性能，将系统部署在政务云上显得尤为重要。传统购买服务器部署的方式，需要准备一定规模的机器，如果业务存在激增的情况，重新调整困难，很难进行扩展，因为系统一开始就是面向云原生进行架构设计的。常见的云原生架构模式有：Serverless模式、存储计算分离模式、分布式事务模式、可观测架构、事件驱动架构等。1.服务化架构模式。它的典型模式是微服务和小服务模式，通过服务化架构，把代码模块关系和部署关系进行分离，每个接口可以部署不同数量的实例，单独扩缩容；2.Mesh化架构模式。把微服务间的熔断、限流、安全等通用功能都放到了Mesh进程，下沉到了平台基础设施；3.Serverless模式。无服务器模式将整个应用都委托给云，使开发者专注业务逻辑设计与实现；4.存储计算分离模式。将数据存储采用云服务来保存，实现存储和计算分离；5.分布式事务模式。主要包括：XA模式、TCC模式、SAGA模式等；6.可观测架构。可观测架构提供了对分布式链路的快速关联分析；7.事件驱动架构。用于服务之间的解耦。

这一段主要是对论文的第二小问的回答，每个论文题目都会问一个具体的知识点，需要进行回答，例如2021年论文题目《论系统安全架构设计及其应用》的第二小问：详细论述安全架构设计中鉴别框架和访问控制框架设计的内容，并论述鉴别和访问控制所面临的主要威胁，并说明其危害。

系统基于spring cloud微服务框架开发，将平台服务分为三部分，分别为前端web服务、平台支撑服务、业务服务。下面对这三类服务展开说明。

过渡段，引出主要论点。

1. 前端web服务。前端web服务主要提供用户使用界面，分为nginx负载均衡服务器、前端网站nginx集群。当用户通过网络访问系统时，首先会访问到前置的nginx负载均衡服务器，负载均衡服务器将请求转发到前端网站的nginx集群，前端网站通过发起http请求和后端交互，即通过Ajax来调用后端的RestAPI接口。用户访问网站通过前置的nginx负载均衡服务器来转发到前端网站集群，以起到将用户请求进行分流的作用。当前端网站集群中的部分服务发生故障时，系统仍可正常地对外提供服务。前置nginx负载均衡服务器使用软件反向代理的方式来实现负载均衡，部署为路由模式，系统内部网络与外部网络分属于不同的逻辑网络，以实现系统内部与外部网络的隔离，保护系统安全。在负载均衡算法选择上，为了实现连接最优分配，使用了最小连接法，每当用户请求来临时，任务分发单元会将任务平滑分给最小连接数的节点，这样的架构以廉价、透明的方式扩展了服务器和网络带宽，能够极大提升系统的并发量，同时保证前端整体的稳定性和可靠性。

2. 平台支撑服务。平台支撑服务是实现后端微服务的基础框架，包括api网关、服务注册中心、服务监控组件等。api网关收到请求后，从服务注册中心根据请求获取对应服务配置，再通过服务配置调用已注册的服务，当后端服务存在多个实例时，采取负载均衡方式调用。服务注册中心采用Spring Cloud的Eureka组件实现，提供服务注册、发现功能，包括服务注册中心、服务提供者和服务消费者。Api网关、所有业务服务，以及服务监控平台组件都注册到服务注册中心。各服务通过服务注册中心两两相互注册、api网关向服务注册中心注册多实例等方式，实现后端整体服务的高可靠性。服务监控平台通过注册到服务注册中心，获取所有注册到服务注册中心的后端业务服务，从而监控到所有后端业务服务的运行状态信息，最后收集并展示整个微服务系统的运行状态，进一步保证整个后端的服务质量。

3. 业务服务。业务服务按照功能模块，相应划分为资源服务、敏感属性服务、脱敏服务、权限服务、审计服务等。各服务单独打包，基于Docker容器，连同运行环境一起封装，根据实际情况在政务云部署多个实例，服务启动后将自身信息注册到服务注册中心。服务间协同工作，通过松耦合的服务发现机制，动态调用对方Rest API接口。对于压力较大的服务，如脱敏服务、敏感属性服务等，部署为多实例集群。以可逆脱敏功能为例。用户进行脱敏时，脱敏服务检验脱敏信息通过，调用敏感属性服务、脱敏规则服务，由脱敏服务组成脱敏详细信息，返回前端显示。用户提交脱敏后，脱敏服务将数据发给敏感属性服务识别脱敏属性，并将数据拆分后送入MQ队列排队，然后由负载均衡机制，依次将队列中待脱敏的数据分发给脱敏服务脱敏、密钥保存/密码本保存、评估后，脱敏服务将统计评估信息向前端显示。在此期间服务请求者无需了解其他服务对数据如何具体处理和分析。

论点一般是三段，不要超过三段，建议不要列出条目式的一二三，直接一个小标题，然后展开讲解。

系统自2022年3月上线已允许一年有余，在数据生命周期的存储、传输、使用和共享环节投入使用，截至目前已脱敏3万余次，数据量达到103T，获得了单位同事领导和客户的一致好评。在开发和试运行过程中，主要遇到了敏感属性服务大量宕机问题。当部分客户短时间内提交了大量数据且需要自动识别敏感属性时，导致敏感属性服务首先出现识别慢、卡顿现象，再到后面大部分宕机。我们引入心跳机制、快照回滚机制，并基于机器学习技术的预判断机制，使敏感属性服务宕机时能够在10秒内自动重置恢复运行，最终解决了该问题。

简要说明上线运行的时间，截至目前取得的成果，在运行过程中遇到的主要问题，以及解决办法，这段用来凑字数，字数不够多写点，字数够内容实，多写点。

实践证明，系统能够顺利上线，并且稳定运行，与系统采用了合适的架构设计密不可分。经过这次云原生架构的方法和实施效果后，我也看到了自己身上的不足之处，在未来还会不断更新知识，完善本系统在各方面的设计，使整个系统更够更好用，更有效地服务客户。

参考资料

https://zhuanlan.zhihu.com/p/337973885

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