前言

本文是学生管理系统详细架构设计文档，用于指导系统后续的开发、测试和运维。

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词汇表

MVC：一般指 MVC 框架。 经典 MVC 模式中，M 是指业务模型，V 是指用户界面，C 则是控制器，使用 MVC 的目的是将 M 和 V 的实现代码分离，从而使同一个程序可以使用不同的表现形式。

Nginx：(engine x) 是一个高性能的 HTTP 和反向代理 web 服务器，同时也提供了 IMAP/POP3/SMTP 服务。

WAF：Web 应用防护系统（Web Application Firewall），是通过执行一系列针对 HTTP/HTTPS 的安全策略来专门为 Web 应用提供保护的一款产品。

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成为学生管理的新课题，学生管理系统是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的，它需要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。因此学生信息管理系统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。

本系统主要是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、成绩的查询等功能设计的管理系统。

2. 约束和限制

1.必须在 2022.12.30 号前一次性交付

2.成本不能超过 12 万

3.数据库采用 MySQL

4.开发语言用 Java

3. 总体架构

3.1 架构分析

3.1.1 高可用

学生、课程、选课、考试成绩数据对于学校来说都是非常重要的，若出现大量数据丢失影响严重，数据恢复需要人工一条一条手工补录，恢复时间长，因此在数据高可用这块需要保障，系统层面若发生故障对学校的正常教学影响不大，所以系统高可用不需要过多考虑。

3.1.2 高性能

因为用户数量不多，整体性能也不需要过多要求。

3.1.3 可扩展

选课业务流程和场景相对清晰稳定，可以不考虑可扩展性。

3.1.4 可维护性

软件一次性交付完成后交由专门的人员进行运维，需要具备一定的可维护性。

3.1.5 安全性

考虑到学生的信息私密性、学生成绩不能造篡改以及考试题目不能泄露，系统要考虑防攻击措施，保证数据安全。

3.1.6 成本

学校非营利性组织，需要政府拨款，无太多预算。

综合来看，系统首要需要满足数据的高可用和安全性，其次满足成本、可维护性、高可用、高性能的要求。

3.2 总体架构

1）采用 B/S 架构，客户端使用浏览器；

2）前置采用 Nginx 作为入口网关，部署单个实例，域名解析至单台 Nginx 服务器；

3）为了防御一般性攻击 Nginx 前配置公有云 WAF，来保障安全性；

4）子系统间通过 RPC 调用；

5）服务端拆采用 MVC 框架 Java 实现；

6）数据存储层采用 MySQL，Innodb 作为存储引擎，部署一主一备，主备复制，以达到高可靠目标。

4. 详细设计

4.1 核心功能

4.1.1 学生选课

4.1.2 学生考试

4.2 关键设计

1）信息存储可靠性

信息存储在 MySQL 中，一主一备两台 MySQL 服务器，MySQL 服务器之间复制消息以保证信息存储高可用。如果主备间出现复制延迟，恰好此时 MySQL 主服务器宕机导致数据无法恢复，则部分消息会永久丢失，这种情况不做针对性设计，管理员需要对主备间的复制延迟进行监控，当复制延迟超过 1 分钟的时候需要及时告警并进行处理。

2）信息安全

为了防御一般性攻击 Nginx 前配置公有云 WAF，来保障安全性。

4.3 设计规范

1）学生管理服务器使用 Spring Boot 开发

2）MySQL 使用 Innodb 存储引擎

5. 质量设计

5.1 可测试性

各个子系统独立测试。

5.2 可维护性

记录系统日志以便分析追踪问题。

5.3 可观测性

不涉及

5.4 成本

1. 人力成本：拆分成多个子系统可独立进行开发测试，降低开发成本，但增加了一定的运维成本。

2. 设备成本：一台业务服务器，两台 MySQL 服务器，成本可控。

6. 演进规划

整体功能已比较清晰，未来业务也不会有大的变化，一次交付即可。