【系统分析师之路】第十六章 复盘计算机网络（新技术领域）

【系统分析师之路】第十六章 复盘计算机网络（新技术领域）

前言部分 历年真题考点分析

1）考点分析

新技术考查主要集中在综合知识和案例分析当中，其中案例分析中虚拟化技术就已经考查了两次了。综合知识选择题中一般是零星出现1分左右。看似不怎么重要，但是新技术的考查是很难做到准确预测的。所以还是要掌握出题思路和倾向性来备考这个知识领域。同时都说是新知识领域了，所以大概率考过的知识点是不会再考查了。

2）重要知识点

01）云计算的概念
02）物联网的概念
03）3-5G的标准
04）虚拟化技术带来的好处
05）虚拟化技术的概念
06）虚拟化技术的归类

第一部分 综合知识历年真题

2011上综合知识历年真题（2分）

【2011年系分真题第30题：绿色】
30.在有关物体中安装信息传感设备，使其与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理，这样的一种网络称为（37）
(37)
A.移动互联网
B.全球定位系统
C.智联网
D.物联网

解答：答案选择D。送分题。

【2011年系分真题第29题：绿色】
29.使用者通过网络按需随时获取和使用资源或服务，并随时扩展，按使用付费，这种计算模式属于（36）。
(36)
A.远程计算
B.即时计算
C.云计算
D.智能计算

解答：答案选择C。送分题。但概念还是需要记忆的。

2012上综合知识历年真题（1分）

【2012年系分真题第22题：绿色】
22.云计算是集合了大量计算设备和资源，对用户屏蔽底层差异的分布式处理架构，其用户与提供实际服务的计算资源是相分离的。当(30)时最适用于使用云计算服务。
（30）
A.必须采用图形（或文字）充分体现最终系统
B.要求待建系统前期投入低，并且总体拥有成本较优
C.待建系统功能稳定，可扩展性要求不高
D.待建系统规模较小，应用复杂度较低

解答：答案选择B。

1. 云计算是一种基于并高度依赖Internet,用户与实际服务提供的计算资源相分离，集合了大量计算设备和资源，并向用户屏蔽底层差异的分布式处理架构。
2. 一般地，当有以下需求时，可以考虑使用云计算服务：
   1. 短时间内的中、大规模计算需求
   2. 待建系统前期投入低，并且总体拥有成本（Total Cost of Ownership, TCO)较优
   3. 在充分相信云计算服务提供商的情况下的数据安全性需求
   4. 没有足够的服务器管理和运维人员
   5. 在终端设备配置较差的情况下完成较复杂的应用。

2014上综合知识历年真题（1分）

【2014年系分真题第50题：红色】
50.中国自主研发的3G通信标准是（68）。
(68)
A.CDMA2000
B.TD-SCDMA
C.WCDMA
D.WiMAX

解答：答案选择B。

2015上综合知识历年真题（1分）

【2015年系分真题第55题：黄色】
55.4G移动通信标准TD-LTE与LTE-FDD的区别是（69）。
(69)
A.频率的利用方式不同
B.划分上下行信道的方式不同
C.采用的调制方式有区别
D.拥有专利技术的厂家不同

解答：答案选择B。二周目依然红色。三周目蒙对。

1. 4G移动通信标准TD-LTE(即TDD-LTE).与FDD-LTE的主要区别是划分上下行信道的方式不同，
2. 前者用时分多路方式，而后者用频分多路方式。其他方面大同小异

2019上综合知识历年真题（1分）

【2019年系分真题第49题：绿色】
49、2019年我国将在多地展开5G试点，届时将在人口密集区为用户提供（ ）bps的用户体验速率。
A、100M
B、1G
C、10G
D、1T

解答：答案选择B。考查了5G速度。二周目依然红色。三周目变绿色。

1. 2019年5G试点可为用户提供的体验速率是1G，这个速率比4G快了10倍，但并非5G的极限速率。
2. 5G的理论极限速率可达 10G。

第二部分 案例分析历年真题

2008下案例分析历年真题（25分）

试题二
阅读以下关于企业数据中心设计的说明，回答问题1至问题3。
公司计划建设一个企业数据中心，该数据中心支持A、B、C、D 和E 五项业务，各业务完全独立运行，各项业务运行的操作系统均不相同。在单台某型服务器上，除了为系统开销预留30%的CPU 占用率之外，各业务在繁忙时段（白天）及非繁忙时段（夜间）的CPU 占用率如下表所示。
现公司拟全部采用该类型服务器，张工和李工据此提出了不同的设计方案。张工认为需要采购5台服务器，每项业务分配一台服务器。但李工提出了一种基于虚拟化技术的解决方案，采用的服务器数量少于5台。
【问题1】（9 分）
在数据中心中应用虚拟化技术会带来哪些收益？请至少给出3项。
【问题2】（8分）
李工的方案需要配置几台服务器？应如何设计？
**【问题3】（8分） **
为了进一步节省电力，按照李工的方案，非繁忙时段最少只需几台服务器工作即可满足业务负载要求？应如何设计

【问题1标准答案】
在数据中心应用虚拟化的技术，将降低数据中心建设中的硬件成本，节约数据中心占用的场地面积，减少能耗。
【说明】
将虚拟化技术应用于企业数据中心将有效提高服务器的资源利用率，支持运行在不同操作系统之上的多个业务共享同一台服务器，
从而减少企业数据中心中的服务器数量，最终降低企业数据中心建设的硬件成本，减少能耗，节约场地的面积。
【问题2标准答案】
按照李工的方案，需要配置4台服务器，其中业务A和B共享一台服务器，业务C，D，E各自配置一台服务器；
【说明】
虚拟化技术支持同一台服务器上同时运行多个不同的操作系统实例，因而在不超出一台服务器CPU处理能力的条件下，
多个业务在虚拟化的支持下能够共享同一台服务器。
【问题3标准答案】
按照李工的方案，，非繁忙时期最少只需3台服务器工作即可满足业务负载要求，其中业务D在非繁忙时段迁移到业务A和业务B工作的那台服务器上，业务C和业务E在非繁忙时段继续驻留在各自原来的服务器上。
【说明】
虚拟化技术中的业务负载迁移机制支持企业数据中心依据业务负载的涨落动态迁移业务负载，将经载服务器上的业务迁移到其他服务器，然后这些服务器进入硬件休眠，进一步降低数据中心的能耗。

2011上案例分析历年真题（25分）

2011年系统分析师下午案例分析第二题（新技术）
某软件公司开发基于云计算的分布式文档协作平台（DDCP)，系统部分需求如下所示： 实现文档的分布式存储，客户端可随时随地上传和下载文档；
支持多客户端并发编辑同一文档，某个客户端所做修改会实时显示在其他客户端：
要求系统具有自我修复机制，当系统中某个节点失效时，无需人工干预能够自动实现节点替换并恢复到一致状态。
项目组经过讨论，决定采用现有的分布式文件系统作为基础架构，但在具体选用哪种设计方案时产生了分歧。王工建议采用Hadoop分布式文件系统HDFS作为系统参考架构，但张工认为Google分布式文件系统GFS更适合该系统需求。最后经过更为详细的分析和讨论，同意了张工的建议，釆用GFS作为分布式文档协作平台的文件系统架构。
【问题1】
请用300字以内的文字说明GFS和HDFS有何异同，并针对系统需求，用200字以内的文字说明选择GFS的原因
【问题2】
针对图2-1所示DDCP基础架构，请分别说明一次数据读操作和一次并发写操作的过程。

【问题3】
请分别叙述采用GFS和HDFS架构，单点失效问题是如何解决的。

【问题1标准答案】
GFS与HDFS相比的相同点是：单一控制机和多台工作机；通过数据分块和复制实现可靠性和高性能；树状文件系统结构。
GFS与HDFS相比的不同点是：多次写入和多客户端并发增加数据；Master单点失效问题；数据快照的支持；实时性支持。
针对系统需求，文档协作要求多客户端并发写入文件支持；解决主服务器单点失效问题；系统补偿操作需要数据快照。
[解析]
解析：本问题要求考生针对GFS和HDFS两种分布式文件系统架构的特点展开分析并进行总结。
GFS是一个面向大规模数据密集型应用的、可伸缩的分布式文件系统，虽然运行在多台普通硬件设备上，但是它提供了灾难冗余的能力，为大量客户机提供高性能的服务。一个GFS集群中包含了一个单独的Master节点、多台Chunk服务器，并且同时被多个客户端访问。GFS存储的文件被分割为固定大小的Chunk并分配标识，缺省提供3个存储复制节点，Master节点管理所有的文件系统元数据，GFS客户端代码以库的形式被链接到客户程序里，无论是客户端还是Chunk服务器都不需要缓存文件数据。
HDFS是一个高度容错性的系统，能够提供高吞吐量的数据访问，非常适合大规模数据集上的应用。HDFS采用Master/Slave架构，一个HDFS集群由一个Namenode和一定数目的Datanodes组成。Namenode是一个中心服务器，负责管理文件系统的命名空间以及客户端对文件的访问，集群中的Datanode —般是一个节点一个，负责管理它所在节点上的存储。一个文件被分成一个或多个数据块，这些块存储在一组Datanode上，Namenode执行文件系统的命名空间操作并确定数据块到具体Datanode节点的映射，Datanode在Namenode的统一调度下负责处理文件系统客户端的读写请求
【问题2标准答案】
读数据过程：
①应用程序将读数据请求发送给DDCP客户端；
②DDCP客户端访问DDCP主服务器请求所需数据位置信息；
③DDCP主服务器查询数据分块和地址信息发送给DDCP客户端；
④DDCP客户端根据地址信息向DDCP块服务器发送读数据请求；
⑤DDCP块服务器将所请求数据发送给DDCP客户端；
⑥DDCP客户端将数据转发给应用程序。
并发写数据过程：
①并发写的应用程序分别将数据和写数据请求发送给DDCP客户端；
②DDCP客户端依次访问DDCP主服务器请求所写数据位置信息；
③DDCP主服务器依次查询数据分块和地址信息发送给DDCP客户端；
④DDCP客户端将所要写入的数据重新组织，将属于同一个DDCP块服务器的数据按照分组报文和分组序列信息发送给DDCP块服务器数据缓存(Primary)；
⑤DDCP客户端将所写数据按照分组报文发送给DDCP块服务器数据缓存(Secondary)；
⑥DDCP块服务器数据缓存(Primary)按照分组序列将数据写入到DDCP块服务器数据块（Primary);
⑦DDCP块服务器（Primary)将分组序列发送给DDCP块服务器（Secondary);
⑧DDCP块服务器数据缓存（Secondary)按照分组序列将数据写入DDCP块服务器数据块（Secondary);
⑨DDCP块服务器（Secondary)将写入完成信息发送给DDCP块服务器（Primary);
⑩DDCP块服务器数据（Primary)将写数据完成信息发送给DDCP客户端。
[解析]
本问题要求考生认真分析图中给出的DDCP系统架构，依据图中节点之间的数据传输关系描述数据传输过程。
读数据的过程：应用程序将读数据请求发送给客户端后，客户端访问主服务器请求所需数据位置信息，主服务器查询数据分块和地址信息返回给客户端，客户端根据地址信息向块服务器发送读数据请求，块服务器将所请求数据发送给客户端，客户端将数据转发给应用程序。
写数据的过程：应用程序分别将数据和写数据请求发送给客户端，客户端依次访问主服务器请求所写数据位置信息，主服务器依次查询数据分块和地址信息发送给客户端，客户端将所要写入的数据重新组织，将属于同一个块服务器的数据按照分组报文和分组序列信息发送给块服务器数据缓存（Primary)，客户端将所写数据按照分组报文 发送给块服务器数据缓存（Secondary)，块服务器数据缓存（Primary)按照分组序列将 数据写入到块服务器数据块（Primary)，块服务器（Primary)将分组序列发送给块服务器（Secondary),块服务器数据缓存（Secondary)按照分组序列将数据写入块服务器数据块（Secondary)，块服务器（Secondary)将写入完成信息发送给块服务器（Primary), 块服务器数据（Primary)将写数据完成信息发送给客户端。
【问题3标准答案】
GFS中釆用主从模式备份Master的系统元数据，当主Master失效时，可以通过分布式选举备机接替主Master继续对外提供服务，而由于复制及主备切换本身有一定的复杂性，HDFS Master的持久化数据只写入到本机(可能写入多份存放到Master机器的多个磁盘中防止某个磁盘损害），出现故障时需要人工介入。

2013上案例分析历年真题（25分）

2013年系统分析师下午案例分析第二题（桌面云计算）
某高校计算机学院实验中心有5个机房，200个机位，主要承担学生计算机软件相关课程的上机实践任务。实验中心每年工作时间约为200天，每天平均工作时间为8小时。2013年初，实验中心决定对机房进行升级改造，其中UPS电源等设备可利用，不需要重新购置，改造后每个机位机器的基本配置要求见表2-1。实验中心现公开征集硬件改造方案。

一个月后，实验中心的主管从众多的改造方案中选择了A公司和B公司提出的方案进行最终评审。A公司主张采用PC机更新换代的方式进行改造，其主要的设备和报价如表2-2所示。

B公司主张以桌面云的方式对实验中心进行全面改造，其主要的设备和报价情况如表2-3所示。

实验中心组织了多名专家召开了论证会，会上专家对这两种方案进行了评审，最终采纳了B公司的改造方案。
【问题1】
桌面云方案的核心是虚拟化技术，请用200字以内的文字说明什么是虚拟化技术，并从应用角度列举3种虚拟化技术。
【问题2】
请以A公司方案中的机器性能为基准，从应用模式、投入成本、运维成本、安全性、能源消耗等5个方面对两种方案进行详细比较（其中投入成本与能源消耗要求量化比较)，说明为什么专家采纳了B公司的改造方案。

【问题1标准答案】
虚拟化技术是指将计算机物理资源如服务器、网络、内存及存储等予以抽象、转换后呈现出来，虚拟化后的资源不受现有物理资源的架设方式、地域及物理组态所限制，用户能够十分灵活地使用这些资源，常见的虚拟化资源主要包括计算和存储能力。
从应用角度看，常见的虚拟化技术包括服务器虚拟化、展现层虚拟化、桌面虚拟化、应用程序虚拟化、网络虚拟化和存储虚拟化等
【问题1解析】
本题主要考查考生对云计算项目实施过程中的分析与规划问题的理解与掌握。
本问题主要考查云计算中的核心技术：虚拟化技术的理解与掌握情况。虚拟化技术是指将计算机物理资源如服务器、网络、内存及存储等予以抽象、转换后呈现出来，虚拟化后的资源不受现有物理资源的架设方式、地域及物理组态所限制，用户能够十分灵活地使用这些资源，常见的虚拟化资源主要包括计算和存储能力。从应用角度看，常见的虚拟化技术包括服务器虚拟化、展现层虚拟化、桌面虚拟化、应用程序虚拟化、网络虚拟化和存储虚拟化等。
【问题2标准答案】
从应用模式角度分析，该计算中心的主要业务是为学生提供课程上机环境，因此对机器性能和网络带宽等指标要求不高，两种方案均满足要求。
从投入成本角度分析，A公司的方案中，网络成本为101000=1(万元)，机器成本为（3100+900)200=80(万元），总体成本为81万元；B公司方案的网络成本为111000=1.1(万元)，机器成本中服务器成本1430000=42(万元)，瘦客户机和显示器成本（0.05+0.09)200=28(万元)，服务器电源、机架成本为12=2 (万元)，总体成本为73.1万元。总体来说，B公司的方案比A公司的方案节约投资81-73.1=7.9(万元)。
从运维成本角度分析，A公司的方案要求系统管理员对每台PC机均进行安装、配置与维护，而采用B公司的方案，则只需要集中维护一套系统，能够大大降低系统的维护成本。
从安全性角度分析，B公司的方案能够使得学生使用的操作系统托管在高安全性的Unix/Linux环境中，与A方案相比能够有效抵御病毒和木马侵袭。
从能源消耗角度分析，按照实验中心每天有效工作时间8小时，1年工作200天计算，A公司的方案中，单台机器功率为230+25=255(W),单台交换机功率为30W,—年总体能源消耗为（255200+3010)2008=82080(kWh)；B公司的方案中，单台服务器的功率为800W，单台客户端的功率为48W,单台交换机的功率为30W，总体能源消耗为（80014+48200+30*11)2008=33808(kWh)。可以看出B公司方案的能源消耗每年可节约82080-33808=48272(kWh)。
【问题2解析】
本问题主要考査考生对两种改造方案的具体认识，考生需要按照题干要求，从应用模式、投入成本、运维成本、安全性、能源消耗5个方面对两种方案进行详细比较，其中投入成本、能源消耗两个方面要求根据题干表格中给出的详细数据进行计算，给出两种方案的具体量化取值。应用模式、运维成本和安全性3个方面需要针对传统模式和云计算模式的特点，分别定性阐述两种方案的优劣。