外包学生管理系统架构设计

前言

本文是针对公司新接学生管理系统做的新系统架构。

1. 业务背景

学生数量增多，需要处理的信息越来越大，花费了教师大量时间，单处理效率低下，投资方要求管理系统可以规范管理，提升效率，科学性的统计信息及保证信息的准确度。

系统主要解决学生信息关系的系统化，规范化，自动化，并能够管理学生信息，实现学生选课,成绩查询等功能。

性能问题：学校的学生人数大致上几年内是不会有太大变化的，当前只需要能够支持所有学生使用即可，未来可以通过水平扩展进行性能扩展。

基于以上背景我们设计了以 nginx 做反向代理，业务功能按学生系统，课程系统，权限系统拆分，数据库使用 Mysql 主备的形式。

2. 约束和限制

1.投资方投入资金不多

2.系统尽快上线

3.数据库使用 mysql 主备

4.使用 nginx 做反向代理负载均衡

3. 总体架构

3.1 架构分析

高可用：系统高可用要求不高

高性能：学生人数固定，系统的瞬时并发并不高，不需要太高的性能。

3.2 总体架构

1.采用数据集中架构，使用 mysql 主备架构，主备数据增强半同步复制。

2.正常情况下主 mysql 复制读写。

3.采用 nginx 根据 url（如学生为/students/）指定路由和负载均衡，nginx 使用单点部署。

4.学生子系统，课程子系统，权限子系统分别部署集群服务器，

5.子系统之间通过 http 协议进行交互，采用 json 数据格式。

4. 详细设计

4.1 核心功能

4.1.1 权限管理流程：高权限者为低权限者分配账号和角色，高权限者为低权限者对角色分配权限。

4.1.2 鉴权流程：用户操作判断角色，判断角色是否具有该权限，有则可继续执行，否则不允许执行。

4.1.3 个人信息管理：高权限者可以管理低权限者信息（如修改成绩），低权限者只能管理自己的个人信息（修改头像，上传文件等）

4.1.4 课程录入管理：教师可以录入自己课目，学生可以观看对应的课目。

4.1.5 排课功能：教师可以排自己的课程时间

4.1.6 选课功能：学生可以预约可选教师的课程

4.1.7 教材选择：管理员可以指定教师授课使用的教材

4.1.8 题库管理：教师可以录入题库，生成试卷并下载

4.2 关键设计

数据可靠性：数据都存储在 mysql 且使用主备增强半同步复制不存在数据可靠性问题。

系统高可用：系统不需要保证高可用

系统扩展性：数据系统可以用过分库分表进行扩展，应用系统可以通过集群增加机器的方式扩展。

系统安全：内网系统，通过鉴权和防火墙可以保证系统安全

系统运维：监控数据库及应用宕机即可。

4.3 设计规范

1.服务使用 springboot 开发，使用 json 通过 http 协议传输

2.mysql 使用 innodb，事务隔离级别为默认等级

3.数据格式为{head{},body{},common{}},其中 head 放置访问硬件之类的数据， common 放置用户信息及系统信息，body 放置具体的数据

4.定制系统异常类，系统异常统一处理

5. 质量设计

1. 系统成本：低

2. 系统可测试性：中

3. 系统可维护性：高

4. 系统可观测性:

6. 演进规划

1.系统一期：实现权限子系统

2.系统二期：实现学生子系统

3.系统三期：实现课程子系统

4.系统四期：部署上线