前言

外包学生管理系统的架构文档

词汇表

• Spring Boot: Web 开发框架

• Nginx: 高性能的 HTTP 和反向代理 web 服务器，在本架构中进行路由转发

• MySQL: 开源关系型数据库存储，本架构使用主备方案

• Git: 代码版本控制软件

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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。

总结如下：

• 解决学生信息管理数据信息量大修改不方便

• 解决对一系列数据进行分析时花费时间长

• 规范化地管理、科学性统计和快速查询、修改、增加、删除

2. 约束和限制

• 使用关系型数据库进行数据存储，适当进行 normalization

• 成本需要严格把控，3-5 万每年

• 基于 AWS 云进行实现

• 可支持 3-5 万的教职工使用

• 数据保证持久化

3. 总体架构

总体来看，基于业务背景，该架构适当放宽对于高性能和高可用性的要求，但是由于业务本身覆盖的内容比较广，同时需要做好后续的可扩展准备，因此对可扩展有一定的要求，同时为了满足数据的灾备，因此采用 MySQL 的主备机方案，确保系统异常时数据的可用性

架构整体分为三层，路由转发，业务系统，及存储系统层

• 路由转发：由 Nginx 根据请求内容将请求转发给后台服务器，对于比较繁忙的业务，譬如选课等子系统，如有需要可以进行单独的水平扩展

• 业务系统：业务子系统需要进行拆分，可以通过容器技术或采用 AWS 独立的 EC2 服务器进行隔离，确保单独子系统故障时不会影响到其他子系统。初步拆分为学生子系统，课程子系统，及权限子系统

• 存储系统：MySQL 主服务器可进行读写请求处理，MySQL 备用服务器仅作为数据备份，不提供读服务

4. 详细设计

架构规范

• 交互协议：客户端与服务器端通过 HTTP 进行请求与响应

• 数据格式：客户端与服务器端统一使用 JSON 进行数据交互

• 开发框架：SSM(Spring+SpringMVC+Mybatis)，但也可以根据团队能力确定开发框架

架构质量

• 可测试性设计：子系统进行模块化开发确保可独立测试部署上线

• 可维护性设计：通过容器化技术降低系统的迁移成本

• 可观测性设计：使用 Splunk 进行日志收集及分析

4.1 核心功能

4.1.1 用户登录/注册场景

• 学生用户登录时进行身份验证，验证通过则展示登录界面

• 新用户注册需进行学生身份验证

• 学生信息验证为实时验证，如失败需要通过学院处理，成功则注册新用户信息并展示登录界面

• 需要确保数据库查询时对于学生身份验证的快速响应

4.1.2 学生信息查询修改

• 学生信息查询仅展示个人信息

• 修改需要进行权限验证，同时通过日志记录系统记录修改请求信息

• 需要确保数据库更新的快速响应

4.1.3 学生查课选课

• 课程查询及选课与学生信息查询流程相似

• 权限子系统进行用户验证，课程子系统验证业务逻辑

• 针对并发引起的选课问题，通过 MySQL 事务进行并发控制

• 需要确保数据库设计满足课程查询，添加等的快速响应

4.2 关键设计

• Nginx 根据请求内容进行路由转发，因此对于不同子系统需要在 HTTP 请求 resource 中进行区分，并通过 Nginx 进行配置

• MySQL 进行主备配置，由于学生系统对高性能要求不高，同时用户数据量不打，因此两个数据库实例应该可以支撑，可以考虑同步复制，牺牲一定的性能的情况下换取数据一致性

• 采用 Spring Boot 进行模块化开发，便于后期的维护及扩展，以及独立测试等需求

• 如果采用同步复制，备用服务器可以承接读请求

• 使用 Git 进行版本控制，使用 CI/CD 进行持续集成部署上线，自动测试

4.3 设计规范

• 采用 spring boot 开发框架

• 采用 http 协议进行通讯

• 采用 json 通讯数据格式

• 采用 git 进行版本控制

• 进行单元测试与系统集成测试

5. 质量设计

• 可测试性：子系统保证独立的测试用力，核心业务逻辑考虑函数式编程增强系统的可测试性

• 伸缩性：

• 子系统之间可独立扩展，通过增加服务器数量提升某个特定子系统的计算能力

• 数据库采用主备，由备用服务器提供读服务，提升系统的读写能力

• 协作性：各个模块可并行开发

6. 演进规划

• 前后端分离，优化前后端的并行开发

• 数据库采用异步复制 + 浏览器缓存，确保数据的一致性的同时提升读写效率

• 服务注册中心，进一步解耦服务上下线以及配置更新