前言

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

词汇表

Nginx：是一款轻量级的 Web 服务器/反向代理服务器及电子邮件（IMAP/POP3）代理服务器

MySQL：是一个关系型数据库管理系统， Oracle 旗下产品。MySQL 是最流行的关系型数据库管理系统之一。

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。

系统主要应用于学校学生信息管理，总体任务是实现学生信息管理的系统化、规范化和自动化，其主要任务是管理学生相关信息，如学籍、课程、成绩、奖惩。

2. 约束和限制

• 项目一期需要在一个月内完成。

• 数据库采用 mysql。

• 可用性 99%。

• 成本不能超过 500 万。

3. 总体架构

3.1 架构分析

高性能

假设学校有 5 万人，即使 10%的学生同时抢课并发也不是很高，所以高性能没有太多要求。

高可用

学生管理系统短时间服务不可用影响不大，学校的其他管理并不完全依赖于学生管理系统；

学生信息是人工录入或者学生注册的，允许丢失少量学生信息，但不可丢失大量丢失甚至全部丢失。

可扩展

从演进原则看，学校的学生数量不会发生很大变化，系统架构够用多年，一次性交付，无需考虑太多后期演化；所以可扩展性要求不高

成本

开发以上要求的学生管理系统，成本投入不大，如果有学校支持那成本更是可以忽略不计。

安全

不涉及金融、钱财以及个人隐私，安全性要求不高。

结论：

高性能、服务高可用、可扩展、安全要求不高，但数据不能丢失，要较高要求

3.2 总体架构

如上图所示架构包括三层：接入层、业务层、数据层。

1）接入层：Nginx 负责请求接入，经过其反向代理将请求分发到具体的业务子系统。

2）业务层：包含学生子系统、课程子系统及权限子系统三大业务子系统，其中考试由课程子系统实现，老师由权限子系统实现。

3）数据层：采用 MySQL 主从备份，由于系统访问不大，读写均由主库负责。

4. 详细设计

4.1 核心功能

以学生选课流程图：

1、学生子系统

• 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。

• 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。

• 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。

• 组织管理层级：按学生实际情况划分归属

• 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。

• 信息查询：此项功能包含课程查询、成绩查询、文件查询。

2、课程子系统

• 课程录入：由管理员对相应课程体系进行录入。

• 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。

• 试卷区域分割：发起考试：期中的时候，教师可以创建一次考试。

• 平时成绩：此项功能包含学生平时所有相关成绩信息。

• 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。

• 评分判定：教师使用系统对上传的试卷分割区域作出相应的评分。

• 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。

3、权限子系统

• 系统角色有学生、教师、管理员、教秘。

• 学生、教师、教秘可以注册、登录、修改自己的信息，但学号、教工号等不可变信息只有管理员能操作。一般由管理员统一初始化

• 学生只能查看自己的成绩，教师可以修改学生的成绩。

4.2 关键设计

1、存储可靠性

消息存储在 MySQL 中，采用一主一备两台 MySQL 服务器，MySQL 服务器之间复制消息以保证消息存储高可用。

另外需要做定时备份，防止有误操作导致数据大面积丢失

2、nginx 请求转发

由于分为 3 个子系统，nginx 根据请求 url 来区分走哪个子系统

4.3 设计规范

1、采用 Spring Boot 2.x

2、需要编写单元测试

3、MySQL 使用 Innodb 存储引擎

5. 质量设计

可测试性：

• 程序中要求写单元测试，并达到 80%单元测试覆盖率

可维护性：

• 超级管理员具有超级权限，可对系统的异常数据进行管理。

• mysql 可通过运维控制台进行管理。

可观测性：

• 通过系统运行日志查看系统运行状态。

• 业务数据可以通过管理员账户登录查看。

• 暴露心跳接口，并编写脚本定期检测，如果心跳不通发出短信告警

6. 演进规划

6.1 学生管理系统一期

• 完成学生管理、课程管理以及权限管理

暂无二期规划，同样根据演进原则，学校的学生数量不会发生很大变化，系统架构够用多年，且是一次性交付