前言

本文是对外包学生管理系统设计文档，用于指导后续的开发、测试和运维工作。

词汇表

MySQL: 一种关系型数据库

Nginx：负载均衡服务器

SpringBoot：Java 开发框架

1. 业务背景

随着学校的规模不断扩大，学生的数量不断增加，需要处理的信息也日趋增大，不仅花费大量的教师资源，工作的效率也十分低下。

• 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。

• 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。

• 系统可以应用于学生各类信息的管理，实现学生信息关系的系统化、规范化、自动化，其主要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。

2. 约束和限制

1. 需要通过公网访问

2. 成本不能超过 10 万

3. 必须支持 3000 学生使用

4. 开发周期不能超过 1 个月

5. 数据不能对外泄露

3. 总体架构

说明：

• 短信接口：主要提供手机验证码功能，用于登录和支付；

• 网银接口：主要用于缴费扣款；

• 机器学习：主要用于学生成绩自动阅卷，为学生提供推荐书籍、课程等；

• 人脸识别：识别权限相关，例如门禁等。

3.1 架构分析

3.1.1 高可用

对于学生管理系统而言，学生和教师相关信息丢失，以及课程相关数据丢失，会导致教学事故，严重影响整个教学工作的开展，可用性要求较高。

3.1.2 高性能

对于整个学校来说，总人数维持 3000 人左右，每年毕业生人数与新生人数基本相等，不会出现突增的情况，所以对性能的要求不高；

3.1.3 可扩展

随着科技的发展，学生和教师的要求会越来越高，需要更多的智能化的办公平台和学生学习平台，功能会逐步增多。

3.2 总体架构

1）采用 nginx 做负载均衡；

2）使用 springboot 进行应用开发，并部署多服务器；

3）使用 MySQL 进行数据存储，采用一主一备架构，主备均可提供读服务，写请求只能写入主库，再通过主从进行数据同步。

4. 详细设计

4.1 核心功能

4.1.1 学生管理

• 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，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。

• 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。 例如：软件学院—数字传媒方向（专业）—软件 1306—苗雨乔。

• 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。

4.1.2 教师管理

• 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：账号由系统生成，给定相应权限，可进行密码更改，拥有对学生成绩进行评定等功能。

• 账号绑定：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：按学院专业划分归属。

4.1.3 权限管理

• 权限定义：由教务处管理员进行定义权限。

• 权限分配：由教务处管理员对不同角色进行权限分配。

4.1.4 课程管理

• 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。

  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。

  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。

• 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。

4.2 关键设计

1） 将系统从业务上划分为四个模块：教师管理模块、学生管理模块、课程管理模块、权限管理模块。采用 springboot 进行应用开发，每个业务模块对应一个代码模块，业务功能实现都在各自的模块内。

2） 应用部署至少 3 台服务器，采用 nginx 进行负载均衡。

3） 数据使用 MySQL 数据库存储，一主两备的架构模式。

4） 表结构设计：学生信息表，教师信息表，课程信息表，学生课程关系表，教师课程关系表，学生成绩表，权限管理表，权限配置表。

4.3 设计规范

1. 采用 Spring Boot 2.5.6 作为开发框架；

2. 服务间接口数据采用 JSON 格式；

3. 服务间接口使用 dubbo 框架进行 rpc 通信，且响应时间不能超过 200 ms；

4. 采用 Innodb 存储引擎的 MySQL 数据库；

5. 后端服务提供 restful api。

5. 质量设计

1）可测试性

严格编写单测，行覆盖率至少 80%。重要的接口需要有集成测试。

2）可维护性

• 代码分层结构明显

• 提供必要的运维工具

• 增加相关监控功能

3）可观测性

添加系统指标监控和相关业务监控。

4）成本

为节省成本，使用 3 台 4 核 8G 内存 60G 磁盘的服务器即可。

6. 演进规划

6.1 一期实现的功能

快速开发完成上线，实现从 0 到 1 的过程。基本实现各业务模块功能。

学生管理模块：登录、学号的分配与绑定、查看个人信息；

教师管理模块：登录、账号的分配与绑定；

课程管理模块：课程排期、老师录入课程成绩，学生查看课程成绩与课程点评；

权限管理模块：学生和教师权限分配与管理。

6.2 二期实现的功能

学生管理模块：为学生个性化推荐书籍、兴趣活动等；

课程管理模块：为学生推荐适用课程和线上课程学习；