前言

本文是详细架构设计文档，用于指导学生信息管理系统后续的开发、测试及运维

1. 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。不仅花费大量的教师资源， 处理效率也十分低下。为提高学生管理的管理水平，优化资源，尽可能降低管理成本，故构建该学生管理系统。价值如下：

• 从学生管理现状出发，根据学生管理的新要求进行开发设计，解决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等问题，帮助学生管理人员有效管理学生信息。

• 可以通过系统规范化地管理、科学性统计和快速查询、修改、增加、删除等，提高信息的准确度以及日常管理的工作效率。

• 应用于学生各类信息的管理，总体任务是实现学生信息关系的系统化、规范化、自动化，其主要任务是统计学生各类信息进行日常管理，如查询、修改、增加、删除、以及学生选课、成绩的查询等。‍

2. 约束和限制

1. 必须在 2021.08.15 号完成

2. 成本不能超过 300 万

3. 数据库采用 MySQL

4. ‍学生及教职工人数共 8000 人

3. 总体架构

3.1 架构分析

1. 高性能：

2. 不需要：学生及教职工人数 8000 人，且学生管理、课程选择等操作不会太多，TPS 不会很高

3. 高可用：

4. 不需要服务高可用：服务可以不高可用，不要影响太久即可，可停机维护

5. 需要数据高可用：数据不可丢失

6. 可扩展：业务需求比较复杂，但功能目前比较稳定，保持一定的扩展能力即可

7. 成本和时间：开发投入人力和时间不能太长

3.2 总体架构

架构图描述：

1. 使用 Nginx 做负载均衡

2. 服务拆分为学生、课程、权限子系统：分别承担学生管理、课程管理及权限管理功能，职责分明

3. MySQL 主备：主库提供服务，备库用于备份，确保数据可用性

4. 详细设计

4.1 核心功能

4.1.1 学生管理子系统

1. 系统登录：此功能面向所有用户角色，根据用户角色权限不一，功能权限也不一样。

2. 账号分配：学生账号由系统生成，给定相应权限，可进行密码更改，无法对系统成绩评定等功能做出相应干涉。教师账号由管理者（教务）通过系统生成，教师有对学生成绩评定和试卷评定的权限，同时兼容学生权限。管理（教务）权限由系统固有账号，是系统 root 权限，对教师有分配管理权限，对数据有增加、修改、 删除、查询权限。

3. 账号绑定：学生账号可通过第三方如：手机号码、微信等自行绑定，可实现账号自助找回等。

4. 组织管理层级：按学生实际情况划分归属。 例如：软件学院—数字传媒方向（专业）—软件 1306—苗雨乔。

5. 文件上传/下载：此功能针对所有用户开放，学生可以将自己课堂笔记、日常作业等相关信息在线传输，教师通过学生上传的相关作业、试卷信息进行相应评定，完成对学生平时成绩的评定。此功能一旦评定结束，所有用户只有查询、浏览的权限，除管理员外其他用户没有对成绩修改的权限。

6. 信息查询：此项功能包含课程查询（含课程体系、课时安排、课表、教师、教材等）、成绩查询、文件查询。

4.1.2 课程子系统

1. 课程录入：由管理员对相应课程体系进行录入，供学生、教师进行在线选择。

2. 选课功能：学生可以在线对自己的课程体系进行选择，相对应的课程选择功能类比。

3. 排课功能：此功能根据学生选定的课程和教学体系安排，对相应教师、教室、时间进行统一规划安排。 排课功能备选开发方向为在线排课和人工录入，在线排课是系统根据课程要设置课程的名称、课时、上课 的班级、代课老师等信息，除此之外，还可以选填排课时的优选项，例如：上课时间有限上午等系统自动 生成课程信息，管理员有权限对课程安排作出添加、删除、修改等判定。

4. 教材选择：此功能由教务统一管理，根据每门课程选定相应教材。

4.1.3 权限子系统

1. 系统使用者有学生、教师、管理员、辅导员。

2. 学生、教师、辅导员可以注册、登录、修改自己的信息，但注册信息需要管理员审核通过。

3. 学生只能查看自己的成绩，教师可以修改学生的成绩。

4. 辅导员可以查看学生的信息，可以设置学生的奖惩信息。

5. 教师可以上传考试试题，学生可以做题。

4.2 关键设计

1. 高性能：基于高校实际学生和教职工人数及日常使用情况，不需要高性能

2. 高可用：

3. 计算高可用：每个子系统部署两个节点，保障基本靠可用需求

4. 数据高可用：使用 MySQL 主备，主库用于日常使用，备库用于日常备份；若主库出现问题，尝试恢复主库，否则切为备库支撑使用

4.3 设计规范

1. 三个子系统监听独立的端口，使用同一个 IP 地址，对外提供服务。

2. Nginx 通过解析请求 URL，代理至不同的服务子系统。

3. 采用前后端分离的开发方式，服务子系统提供 REST API。

4. 服务子系统使用 Spring Boot + Mybatis 开发。

5. MySQL 使用 Binlog 进行数据实时备份。

5. 质量设计

• 可测试性设计：

业务的逻辑划分比较清楚，各部分尽量解耦，测试性比较好。

• 可维护性设计：

单个子系统可独立开发，子系统之间相互独立，降低维护成本。

• 可运维性设计：

• 监控 MySQL 存储量

• 监控 3 个子系统对应的 java 进程

• 安全设计：

仅校园网可访问

• 成本设计：

• 5 台机器：1 Nginx 前置机、2 后端服务机器、2 台 MySQL 机器

6. 演进规划

6.1 第一期

1. 完成上述项目的开发、测试，并完成一个学校的私有化部署。

6.2 第二期

1. ‍基于学生、教职工使用反馈，进一步优化系统，提高使用效率