模块三 - 学生管理系统详细架构设计

业务背景

学生信息档案的管理对于学校的管理者来说至关重要，学生信息是高等学校非常重要的一项数据资源，是一个教育单位不可缺少的一部分。特别是近几年来，国家政策的调整，我国高等院校大规模扩招，给高等院校的教学管理，学生管理，后勤管理等方面都带来不少冲击。其包含的数据量大，涉及的人员面广，而且需要及时更新，故较为复杂，难以单纯的依赖人工管理，而且传统的人工管理方式既不易于规范化，管理效率也不高，我国各类高等院校中还有相当一部分学生档案管理还停留在纸介质的基础上，尤其是中小学对学生档案的管理更是落后，这样的管理机制已经不能适应于时代发展的要求，其管理方法将浪费许多人力和物力。

随着科学技术的不断提高，计算机科学与技术日渐成熟，计算机应用的普及已经深入到人类社会生活的各个领域，并发挥着越来越重要的作用。这种传统的手工管理模式必然被以计算机为物质基础的信息管理方式所取代。

作为计算机应用的一部分，使用计算机对学生档案进行管理，有着手工管理所无法比拟的优点，如：检索迅速，查找方便，可靠性高，存储量大，保密性好，寿命长，成本低等。这些优点能够极大地提高学生管理档案的效率，也是学校向科学化，正规化管理发展的必要条件，更是各个高等院校与世界接轨的重要条件。

约束和限制

• 人力： 开发团队五人

• 技术条件：存储服务需采用开源项目。

总体架构

业务架构图

在讨论系统架构之前，我们首先梳理一下学生管理系统的业务架构。学生管理系统的业务主要分为 4 个部分，权限管理， 学生管理，课程管理和考试管理。

学生管理

学生管理的业务诉求主要包括：1）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。2）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，无法对系统成绩评定等功能做出相应干涉。教师账号由管理者（教务）通过系统生成，教师有对学生成绩评定和试卷评定的权限，同时兼容学生权限。管理（教务）权限由系统固有账号，是系统 root 权限，对教师有分配管理权限，对数据有增加，修改，删除，查询权限。3）账号绑定：学生账号可通过第三方如：手机号码，微信自行绑定，可实现账号自助找回等功能。4）组织管理层级：按学生实际情况划分归属。例如：软件学院-数字传媒方向-软件 13-6-苗雨乔。5）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，教师通过学生上传的相关作业，试卷信息进行相应评定，完成对学生平时成绩的评定。此功能一旦评定结束，所有用户只有查询，浏览的权限，除管理员外其他用户没有对成绩修改的权限。6）信息查询：此项功能包含课程查询（含课程体系，课时安排，课表，教师，教材等），成绩查询，文件查询。

课程管理

课程管理的主要业务诉求有：1）课程录入：由管理员对相应课程体系进行录入，供学生，教师进行在线选择。2）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。3）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。排课功能备选开发方向为在线排课和人工录入，在线排课是系统根据课程要设置课程的名称，课时，上课的班级，代课老师等信息，除此之外，还可以选填排课时的优选项，例如：上课时间有限上午等系统自动生成课程信息，管理员有权限对课程安排作出添加，删除，修改等判定。4）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。

考试管理

考试管理的主要业务包括：1）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；而在月考时可以根据上课的周数进行考试安排，如一般可以在第八周，十二周，十六周分别创建三次考试。其中这些考试题目是在事先录入好的题库中按照教师设定的知识点，范围，难易程度以及题型自动生成的试卷。每创建一次考试之后，教师需要将出好的试题进行分割点标注，然后印刷试卷，考试。考试过后，试卷会被自动扫描，然后教师需要将扫描试卷录入系统之中，系统会根据标注点对试卷进行预处理和分割。教师进入系统，可以对已经分割好的试卷进行判分。2）平时成绩：此项功能包含学生平时所有相关成绩信息，例如：考勤主要是由教师终端自动生成的活着教师手动输入，时间期限为当天；课堂笔记主要是由学生在当堂课程结束后将自己的笔记上传然后由教师批阅给予成绩在下次上课前完成自动签名；课后作业主要是在每堂课之后，教师可以发起一次作业任务，学生应在老师设定的时间内提交作业，老师会对作业进行批阅，在下次上课前给予成绩评分，将以上方式计算得到的总成绩计入平时成绩。最后按照系统评定的平时成绩结合月考，期中，期末试卷成绩按照相应比例给出学生最终成绩。3）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。由于教师要对试卷惊醒签字，我们建议教师在评分之前可以在试卷上进行签字，由此得到的扫描结果就有教师签字。如有额外需求，需要教师通过外设进行试卷签字，此项功能暂不做需求开发。

权限管理

权限管理的主要业务诉求有：1）系统使用者有学生，教师，管理员，辅导员。2）学生，教师，辅导员可以注册，登录，修改自己的信息，但注册页面需要管理员审核通过。3）学生只能查看自己的成绩，教师可以修改学生的成绩。4）辅导员可以查看学生的信息，可以设置学生的奖惩信息。5）教师可以上传考试试题，学生可以做题。

总体架构

系统边界图

根据业务架构，这里我们简单绘制了系统边界。

如图所示，用户通过统一的 web 入口使用我们的服务，用户只与 web 页面交互，不感知系统内部实现。

在系统内部，我们采用 nginx 搭载 web 服务， 后端服务按照上一节的业务划分，拆解为 学生管理，考试管理，课程管理，和权限管理四个子服务。

存储系统我们使用 mysql 服务。

详细设计

系统架构图

• nginx 是一个高性能的 HTTP 和反向代理 web 服务器。作为一款应用广泛的 web 服务器 ，结合 php-fpm 我们能在 nginx 基础上进行快速的业务开发。同时，当我们的业务量达到一定程度的时候，一台动态服务器支撑不了请求时，nginx 可提供常用的负载均衡策略。

• 后端服务，我们拆分为 4 个子服务，分别为学生管理，考试管理，课程管理，和权限管理服务。拆分为多个子服务的主要考量是 1）单个服务较小并且可以独立部署，在本业务场景下，不用业务的访问量有着显著区别。独立部署使得资源搭配和后续扩容工作更为灵活。 2）服务的小规模加上清晰的边界和沟通模式，能使项目够以更敏捷的方式运作。

• 存储方面，我们使用 mysql, MySQL 是最流行的关系型数据库管理系统, 能够满足我们的业务存储需要，同时兼顾成本，我们的数据库设计为一主一备，用来保证系统的可靠性。