前言

本文是外包学生管理系统详细架构设计文档，用于指导管理系统后续的开发、测试和运维。

词汇表

Nginx：一个高性能的 HTTP 和反向代理 WEB 服务器。

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；同时由于数据较多，没有统一管理，纸质或者非纸质的数据资料简易丢失，查询管理不便，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，所以需要设计开发一套学生管理系统。

解决的问题包括：学生信息管理数据信息量大造成的修改不方便，对一系列数据进行分析时花费时间长、数据易丢失、多维度数据关联等问题，帮助学生管理人员有效管理学生信息。

带来的价值：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。

达到的目标：提供一个易用，高效，功能完整的学生信息管理系统。

完成的任务：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、成绩的查询等功能设计的管理系统

2. 约束和限制

主要的限制性要求：

1. 最迟 1 个年内完成

2. 成本不能超过 100 万

3. 数据可以极少量丢失，但需要事后补充完整

4. 系统前台包括网页及手机 APP 端，网页端需要支持包括 IE 浏览器在内的 2 款浏览器，手机端需要支持安卓及苹果二个系统

5. 要防止学生数据被盗，需要加密

3. 总体架构

3.1 架构分析

3.1.1 高可用

本系统是学校的内部系统，并不需要非常高的可用性，短暂的失去服务并不会造成多大的影响，所以并不需要多活。但是对于学生的数据还是需要保护的，可以采用 Mysql 主备的方案，备份数据。

3.1.2 可扩展性

目前的系统，按学生管理，权限管理，考试管理等几个模块进行了划分，后续如果有新的其它类别的需求，可以新增单独的组件，和现有的架构能很好的融合。

3.1.3 安全性

通过权限管理模块，进行常规的访问权限控制，账户及角色权限控制，对于敏感信息，进行加密或脱敏处理。

3.1.4 高性能

没有突然单点高峰访问的场景，且为内部使用，使用人数固定，并不会出现突然的增多，并没有高性能的需求。

3.2 总体架构

系统边界白盒图

系统架构图

系统主要分为 4 个子系统，分别为学生管理系统、权限管理系统、考试管理系统、课程管理系统，通过 Nginx 进行访问；数据部分采用 Mysql 主备方式，保证数据的可靠性。

1）学生管理子系统：学生信息的管理

2）权限管理子系统：角色管理，不同角色权限的管理

3）考试管理子系统：考试内容的管理，试卷生成，成绩批改，考试安排等

4）课程管理子系统：课程安排、布置/批改作业、签到等

5）数据采用 Mysql 主从备份，记录所有的数据信息。

4. 详细设计

4.1 核心功能

4.1.1 考试流程

考试流程

4.2 关键设计

1.系统拆分为多个子系统，单独部署、开发，降低耦合，有利于业务的后期扩展

2.数据存储采用 mysql, 主机负责读写，主备间通过 binlog 同步，如果主机挂了，会丢失部分数据，而在这一时间段内子系统读写数据库操作失败，用户需要等数据切换到备机再操作一次。

4.3 设计规范

1.前后端分离，后端服务采用 C++开发，手机 APP 采用 Html5 开发， 前端通过 restful 接口和后台服务交互，后端各子系统通过 thrift RPC 访问。

2.Mysql 使用 innoDB 存储引擎

3.消息结构采用 google protobuf

5. 质量设计

可测试性：后台 90%覆盖率的单元测试，完善的自动化测试，完善的全流程的测试用例

可维护性：详细的部署文档，系统使用手册，数据库文档，组件指标异常的告警

可观测性：完整的后台日志文档，组件指标的告警或提示

成本：控制在 100 万内

6. 演进规划

6.1 项目一期

完成学生管理、权限管理、课程管理、三个子系统的开发

6.2 项目二期

根据一期系统的使用体验及优化建议，进行优化，同时开发考试管理、通知推送，简单的系统运维监控。