前言

本文档主要用来介绍外包学生管理系统的整体技术架构设计方案，旨在帮助产品、开发、测试、运维了解项目整体架构设计，促进项目各角色之间的沟通与协作，推动项目持续演进与迭代。

1. 业务背景

为了响应国家对于人才培养策略的调整，近期学校对现有的教育制度与体系进行了改进，准备构建一套新的学生管理系统以适应新的教育制度与体系，期望系统能够满足以下两个新的教育场景：

• 课程选修：为促进学生德智体美全面发展，学校会在每学期开设音乐、绘画、体育、计算机等各类不同的线下课程，学生可以根据自己的兴趣选修

• 教学评价：搭建教师、学生、课程三维评价体系，帮助学校不断完善教育体系，提高教育水平

• 教师管理：增加教师管理功能

2. 约束和限制

1. 项目整体周期三个月

2. 项目成本需控制在百万内，包含开发成本、运维成本

3. 系统安全必须严格把控，能防范各类常见的攻击手段，防范数据泄漏

4. 编程语言必须使用 Java，采用 SpringBoot，建议进行功能服务化

5. 前后端必须分离

3. 总体架构

3.1 技术选型

前端：Vue + ElementUI

后端：SpringBoot、SpringCloud

数据库：MySQL

中间件：Redis

3.2 架构分析

1. 高可用：

课程选修由于部分课程较热门，会出现大量同学进行选报的情况（选修报名有时间限制，必须再指定时间段内登陆系统进行选报），但课程可容纳学生数量有限制，系统需要做好控制，不可出现超额的情况；

1. 高性能：

整体页面响应时间不超过 2 秒，服务多实例，提高计算能力，提高响应时间

1. 安全性：

做好数据权限控制与数据脱敏，防范数据泄漏与丢失，数据库采用主备库设计

3.3 总体架构

1. 前后端分离，使用 Nginx 进行反向代理与实现服务负载均衡

2. 服务拆分为教师、学生、课程、评价、权限五个模块，每个模块采用服务化方式部署，且每个服务至少两个实例，保证服务可用性

3. 数据库采用 MySQL，且使用主备架构，防止数据丢失，提高可用性

4. 详细设计

支持学生、教师、课程基本信息的录入，包括手动录入、批量导入，支持修改、删除学生、教师、课程信息，对于已经参与管理系统各类业务活动的数据，不允许删除；

系统管理员或者课程管理员可设置选报的课程，包括课程基本信息、课程教师信息、课程选报人员、课程选报时间等，待到达选报时间后，开放选报入口，学生可登陆系统根据自身需要选报课程，防止超额选报；

学生课后可对老师、课堂内容进行评价，老师在每个课程周期内可对学生进行两次评分，时间分别为期中跟期末；

4.1 核心功能

课程选修核心流程序列图

4.2 关键设计

1. 课程选修高可用

学生子系统、课程子系统均采用多实例部署，基于 Nginx 轮询实现负载均衡；

使用 Redis 生成选修名额，获取到选修名额后可选报课程，取消选报归还选报名额，保证 Redis、MySQL 数据一致性；

数据库使用学生 ID + 课程 ID 唯一主键，防止重复报名；

1. 课程选修高性能

教师、学生、课程基本信息可做缓存，缓存有效期 60 秒；

每个业务子系统多实例部署，提高服务响应能力；

1. 课程选修数据存储

采用 MySQL 进行数据存储；

课程选修信息存储在课程子系统，由课程子系统进行统一管理；

数据库采用主备方案，防止数据丢失；

4.3 设计规范

1. 服务采用 SpringCloud、SpringBoot 开发，服务之间 feign 调用，且开启 Apache HttpClient

2. 数据库采用 MySQL，必须使用 InnoDB 引擎，各表不设置外健，业务层面进行处理，但表的外健必须设置索引

3. 项目工程采用分层架构，分为 api、rest、service、manager、dao 五层

5. 质量设计

1. 基于阿里云部署，购买云产品进行系统监控报警与运维维护；购买云盾等安全产品提高系统安全性

2. 项目开发过程中包含规范的单元测试用例，版本发布之前进行单元测试回归，通过 SonarQube 发现代码坏味道与潜在 Bug

3. 成本计算

云服务器 ECS：8vCPU 16G * 5，成本预计 5 万/年

云数据库 MySQL：8vCPU 32G + 500G SSD 云盘（高可用版，支持主备），成本预计 4 万/年

云数据库 Redis：Redis 5.0 16G 标准版，成本预计 2 万/年

再添加各类云产品，每年成本预计 12～15 万，除去人工成本，百万内可以保证系统安全稳定的运行 5 年以上

6. 演进规划

分为三个迭代，首期主要完成学生、教师、课程基本信息以及系统基础工程的开发；二期主要完成课程选修、评价体系开发；三期进行项目收尾，交付各类文档