学生系统架构详细设计

前言

设计一个可以减少人力成本，提升学生管理的系统架构。

1. 业务背景

随着学生的数量增加，需要花费老师大量的精力来做学生的数据统计，并且效率很低。开发学生管理系统，来提升学生管理的效率，减少老师资源消耗。以实现，全校全自动化的学生管理。

2. 约束和限制

• 资金有限

• 私有化部署

• 2 个月开发周期

• 数据持久化

3. 总体架构

3.1 架构分析

• 高拓展：以后可能会对接图书馆系统，统计学生借书的情况；又可能会接入上课签到的功能，统计学生上课情况

• 高可用：学校基本上都是同城距离很近，所以单机房，多实例部署即可。数据库，使用备库来备份数据即可

• 高性能：学校学生数量有限，并且突发流量基本上是选课这种时候，这种情况，只需要保证数据写入不丢失即可，所以接入层限流即可

• 安全性：物理机房安全不在我们考虑的范围内。数据安全是我们应该考虑的，严格控制，学生，老师，辅导员，等以上个级别的权限。针对改成绩等敏感操作，采用双重校验。

3.2 架构

4. 详细设计

4.1 核心功能时序图

4.2 关键描述

• 安全性：使用 spring security，管控权限

• 高拓展：策略模式引入，隔离开不用业务操作流程，实现业务可插拔

• 高可用：主要是数据层面，使用从库同步 binlog，因为是单机房，所以可以考虑是否能用云备库，如果不能的话，定期做冷备，将数据写入到磁盘或者其他文件系统

4.3 规范设计

• mysql 使用 innodb 引擎，事务保障

• 微服务之间的调用通过 dubbo rpc

• 分布式 traceId 通过 rpc 请求头传递

• 事务回滚需要处理补偿方案

5. 质量设计

• 可测试性：使用 dubbo 的 group，路由，直连的形式提高微服务架构的可测试性

• 可维护性：搭建 dubbo admin，针对微服务集群的维护，包括限流，熔断，隔离，部署

• 可观测性：因为服务数量少，并且面对的用户是老师和学生，对故障有一定的容忍性，所以前期可以暂时不考虑

• 成本：选择 dubbo 而不使用 spring cloud，因为 dubbo 自身集成的微服务治理功能较多，spring cloud 还需要部署其他服务。每个服务部署两台服务，减少硬件资源消耗。

6. 演进规划

• 1.2 因为可观测性的问题，不使用 pinpoint，因为它强依赖 hbase，会增加运维，开发，硬件成本。可以使用 filebeat，将多个服务的日志汇总到一台服务器，不提供 web ui 搜索。使用程序，定时读取汇总日志信息，来推送故障问题(因为在成本的限制下，也不会选择其他 APM)。

• 1.3 因为 1.2 可能会导致一台机器日志过大，所以开发 dubbo filter 来实现异常收集单独打印日志，然后再用 filebeat 汇总

• 1.4 针对选课，期末考试，同时请求量过大的情况，尝试使用 k8s 来自动扩容服务