1. 前言

本文是外包学生管理系统的架构文档，用于指导外包学生管理系统的后续开发、测试和运维等工作。

2. 词汇表

• Nginx：一个高性能的HTTP和反向代理web服务器。

• MySQL：最流行的开源的关系型数据库管理系统之一。

• redis：开源的key-value存储系统，支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型数据库。

• binlog：用来记录Mysql内部对数据库的改动（只记录对数据的修改操作），主要用于数据库的主从复制以及增量恢复。

• 主备：主机和备机之间同步数据，当主机不可用后，切换到备机提供服务，用于数据库高可用方式。

3. 业务背景

随着学校的规模的不断扩大，学生数量的增加，需要处理的信息也日趋增大，对现有办公流程带来几个明显的问题：

• 效率问题：学生信息管理数据信息量大修改不方便，对一系列数据进行分析时花费时间长。

• 自动化问题：学生数量日益增加，现有的手动办公模式流程缓慢，重复性功能很多，需要自动化的系统解放教师的重复性工作时间。

• 规范化问题：现有手动办公模式，每个学院都有自己的特殊的流程，全校指定的统一规范比较难推行。

4. 约束和限制

1. 交付时间：2022 年 8 月 10 号前，8 月 11 号-8 月 30 号，系统试运行。

2. 成本：总体建设成本不能超过 30 万元人民币。

3. 系统需具备高扩展性，以便能够满足业务的持续性需求

4. 系统数据及其重要，必需做到高可用

5. 总体架构

5.1 架构分析

• 高性能：一个学校的师生人数总体不超过 5 万人，日常并发数量不超过 1 万；针对一些特殊场景，如抢课，一门课最多 3000 人同时抢课。因此，对于该系统的处理性能要求不高。

• 高可用：学校的主要日常办公并不完全依赖本系统，因此对于业务这块来讲，高可用要求不高。但是，本系统存储的数据是很重要，对于数据的高可用要求高。

• 可扩展：根据需要调研文档分析，该系统业务是比较复杂的，包括：学生管理、课程管理、考试管理、权限管理，在多人开发时，要充分考虑业务的可扩展性，务必做到模块划分。

• 成本、安全：由于只在一个学校中使用，服务器成本不高；系统中不涉及学生、教师等的私密信息，不涉及资金流转，安全性上的要求也不算高。

5.2 总体架构

本架构将系统分为 3 个子系统：学生子系统、课程子系统和权限子系统，统一由Nginx做代理访问；数据层采用MySQL主备模式，保证数据的高可用。

• 学生子系统：主要负责统一身份认证、账号管理、角色管理、每个角色的权限分配。

• 课程子系统：主要负责完成排课管理、试卷管理、成绩管理以及课程管理。老师可以在上面进行排课、管理课程、录入成绩、布置/批改作业；学生可以查询课程、成绩、课表等信息并完成老师布置的作业。

• 权限子系统：主要负责维护学生的学籍相关信息。学生可以修改自己的基本信息；老师可以管理学生的学籍信息。

• MySQL主备：主数据库负责日常所有业务数据的读写，并实时备份数据到备库，备份方式使用binlog 异步同步。

6. 详细设计

6.1 核心功能

6.1.1 权限管理

用户登录系统时，从权限管理子系统中得到对应的Token以及可访问的菜单列表，Token存储在浏览器缓存中。系统实现时，菜单权限和按钮权限均通过Token来判断，之后的增删改查等操作均需要提供Token，后端接口根据Token二次判断是否有相应的操作权限。

6.1.2 学生选课

选课流程中需要着重“抢课”场景，这个场景可能会出现突增的并发压力，需要考虑到课程库存的扣减情况，尤其是需要考虑到“超扣”等特殊情况。前期设计可考虑通过数据库的锁来实现，后续根据业务实际情况，考虑使用Redis来优化实现。

6.2 关键设计

• MySQL主备：使用一主一备的模式，主MySQL负责读和写，备用的MySQL只负责同步写，备份方式使用binlog异步同步。

• Nginx请求负载均衡：每个子系统设计独立的URL，可根据关键字来识别。根据浏览器访问的URL来决定将请求反向代理至某个子系统，当某个子系统出现性能瓶颈时，通过 Nginx 做负载均衡

6.3 设计规范

• 前端使用Vue 2.x全家桶 + ElementUI，后端使用Spring Boot框架。

• 前端代码规范以及编辑器VS Code遵循部门规范，不能搞特殊化。

• 前端采用qiankun微前端框架，尽量做到每个子应用由一个同事负责开发。

• 后端采用微服务框架，尽量做到每个微服务由一个同事负责开发。

• 前后端之间的调用采用Restful风格的接口调用。

• 使用Swagger展示接口API。

• 前后端统一使用Docker部署，数据库不能使用Docker部署。

7. 质量设计

• 可测试性：后端接口完备的单元测试功能。

• 可维护性：详细的数据库、接口设计文档，详细硬件以及网络文档，详细的部署文档，部署的系统要具备开机自启动功能。

• 可观测性：完善的系统日志记录功能，用于分析系统上线后的问题；提供服务器资源预警功能。

• 成本：总体成本控制在 30 万元人民币

8. 演进规划

8.1 项目一期

• 完成学生注册、教师注册、课程、权限、选课等核心功能上线

8.2 项目二期

• 完成考试、考核奖惩、成绩统计等辅助功能上线