架构实战营第三次作业

前言

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

词汇表

Nginx:高性能的 HTTP 和反向代理 web 服务器

MySQL:关系型数据库管理系统

Spring Boot：后端 Java 开发框架

1. 业务背景

随着学校规模的不断扩大，学生数量的增加，需要处理的信息也日趋增大，已存在几个明显的系统问题：

1）成本问题：需要花费大量的教师资源，成本高；

2）效率问题：需要花费大量的时间和精力，效率低下；

3）质量问题：维护大量学生信息很容易出错，质量无法保证。

为了提高学生管理的管理水平、降低管理成本、提高信息准确度和日常管理的工作效率，我们需要开发一套学生管理系统，从学生管理的新要求进行开发设计，提供系统规范化的管理平台。

2. 约束和限制

1. 三个月内完成系统交付及相关培训；

2. 成本控制在 30w 以内；

3.可扩展：业务需求比较复杂，需要划分模块开发。

4.数据高可用：数据要保证完整性，不能丢失。

3. 总体架构

3.1 架构分析

3.1.1 高性能

对于外包学生管理系统来说，一个学校最多几万人，性能要求并不高；对于抢课来说，1 门课 100 个人或 1000 个人抢，对系统处理性能要求也不高。

3.1.2 高可用

学校的教学和管理并不完全依赖于学生管理系统，学生管理系统挂掉对学校影响也不大；但学生信息是由外部录入或用户注册得到的，对于信息丢失必须保证风险降到最低。

3.1.3 可扩展

需求比较复杂，需要按功能拆出各个子系统进行开发维护，还需要考虑扩展问题。

3.1.3 成本、安全

面对单个学校，成本问题可不作为限制因素；安全方面，学生管理系统不涉及金融及资金，个人隐私基本是公开信息，也可不做考虑。

综合来看，外包学生管理系统需要做到数据高可用和可扩展。

3.2 总体架构

1）对外采用 Nginx 负责外部请求接入，负责消息的分发。

2）系统业务拆分成学生子系统、课程子系统和权限子系统，各子系统功能的修改不影响其他子系统的正常运行。

3）采用一台主 MySQL 和一台备 MySQL，实现主备数据复制，保证数据同步。

4. 详细设计

4.1 核心功能

挑选了学生选课和信息查询两个核心功能，其流程图如下图所示：

4.2 关键设计

1）数据存储高可用

数据信息存储在 MySQL 中，有一主一备两台 MySQL 服务器，MySQL 服务器之间复制消息以保证消息存储高可用。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，DBA 需要对主备间的复制延迟进行监控，当复制延迟超过 30 秒的时候需要及时告警并进行处理。

2）可扩展

功能拆分成各个子系统进行开发维护，互相独立，一个子系统需求变化不影响其他子系统的运行，如果需要再增加子系统，也不影响原有系统的运行。

4.3 设计规范

1）各子系统采用 Spring Boot 开发

2）MySQL 使用 Innodb 存储引擎

3）客户端与服务端采用 JSON 传递数据

5. 质量设计

5.1 可测试性：提供白盒或黑盒等测试手段，方便测试人员验证功能

5.2 可维护性：增加常见问题或故障自动处理措施，或提供人工处理方式

5.3 可观测性：提供日志查询入口，方便问题排查

5.4 成本：控制在 30w 以内

6. 演进规划

6.1 外包学生管理系统一期

实现学生子系统、课程子系统和权限子系统

6.2 外包学生管理系统二期

实现管理后台、日志查询等功能，同时交付培训视频

日常祝福环节：祝助教老师 对所有的烦恼说拜拜，对所有的快乐说嗨嗨