写出外包学生管理系统的架构文档

【作业要求】

1. 基于模块 1 第 5 课 P15 页的外包学生管理系统备选架构 1，写出完整的架构设计文档；

2. 注意不是备选架构文档，而是最终落地的详细架构设计文档；

3. 无需考虑数据库表设计，因为表设计是方案设计阶段做的，不是架构设计阶段做的；

【提示】

1. 架构设计文档是完整的文档（Word 或者语雀文档之类的都可以），而不是 PPT；

2. 架构文档涵盖的内容请参考模块 3 第 4 课，细化架构设计参考模块 3 第 6 课；

3. 外包学生管理系统的业务请参考模块 1 第 5 课的课件；

4. 架构文档模板可以参考：架构实战营详细架构设计文档模板

前言

本文是外包学生管理系统详细架构设计文档，用于指导外包学生管理系统后续的开发、测试和运维。

词汇表

【Nginx】Nginx 是异步框架的网页服务器，也可以用作反向代理、负载平衡器和 HTTP 缓存。

【MySQL】MySQL 是一个开放源码的关系数据库管理系统。

【Spring Security】Spring Security 是一个功能强大且可高度自定义的身份验证和访问控制框架。

【Spring】Spring 框架是 Java 平台的一个开源的全栈（full-stack）应用程序框架和控制反转容器实现。

【Spring Boot】Spring Boot 是 Pivotal 团队在 Spring 的基础上提供的一套全新的开源框架，其目的是为了简化 Spring 应用的搭建和开发过程。

【MyBatis】MyBatis 是一款优秀的持久层框架，它支持自定义 SQL、存储过程以及高级映射。MyBatis 免除了几乎所有的 JDBC 代码以及设置参数和获取结果集的工作。

【Dubbo】Dubbo 是一款高性能、轻量级的开源 Java RPC 框架，它提供了三大核心能力：面向接口的远程方法调用，智能容错和负载均衡，以及服务自动注册和发现。

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。

基于以上背景，我们需要开发学生管理系统，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。

2. 约束和限制

• 项目运维成本不能太高，不超过 50w 一年。

• 项目时间不能太长，2-3 个月完成。

• 存储高可用，学生数据不能全部丢失。

3. 总体架构

3.1 架构分析

3.1.1 可拓展

系统拆分成学生、课程、权限三个子系统，降低了单个子系统的内部复杂度。

3.1.2 高性能

由于是外包学生管理系统，且系统只用于单所学校，整个学校人数大概就在 5w 人左右，并发也不高，对系统性能要求不高，系统无需满足高性能要求。

3.1.3 高可用

学生管理系统数据不能完全丢失。如果数据全部丢失，所有学生的课程成绩将无法找到；允许部分丢失，丢失的部分可以等系统恢复后通过手工录入的方式完善。需要保证单台数据存储服务器宕机后，能通过备份服务器数据进行恢复。

3.1.4 低成本、安全性

由于是外包学生管理系统，整体研发和运维成本不能太高，开发周期不能太长，部署架构需要简单，每年服务器的维护成本不能太高；

学生管理系统不涉及学生敏感信息，信息无需脱敏处理，安全性不用考虑，只需要做好权限控制即可。

3.2 总体架构

系统架构图

架构主要分为三个层级：网关层、服务层、数据存储层。

网关层：网关层通过一台 Nginx 服务器做请求转发，把不同的用户请求转发到不同的服务器系统。

服务层：服务层拆分成三个子系统，学生子系统、课程子系统、权限子系统。三个子系统分开各部署一台机器，对外提供各自系统的服务。

数据存储层：数据存储层采用 MySQL 主备架构，部署两台 MySQL 服务器，一台用于做主库（提供读写服务），另一台用于做备库（不提供读写服务，只用于数据备份）。

4. 详细设计

4.1 核心功能

外包学生管理系统功能模块划分

• 系统核心功能主要包含：学生管理、课程管理、考试管理、权限管理四大功能模块。

• 学生管理主要包含：

• 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。

• 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。

• 课程管理主要包含：课程录入、选课功能、排课功能、教材选择。

• 考试管理主要包含：发起考试、评分判定。

• 权限管理主要包含：权限修改、权限查询。

4.1.1 成绩查询流程

成绩查询流程图

• 学生成绩查询需要先调用【学生子系统】登录。

• 登陆成功后需要调用【权限子系统】校验用户是否有查看成绩权限。

• 权限校验成功后，调用【课程子系统】查询用户课程成绩。

4.1.2 选课功能流程

选课功能流程图

• 学生选课功能需要先调用【学生子系统】登录。

• 登陆成功后需要调用【权限子系统】校验用户是否有选课权限。

• 权限校验成功后，调用【课程子系统】查询用户可以选择的课程信息。

• 调用【课程子系统】提交选择课程。

4.2 关键设计

4.2.1 高可用

系统数据存储在 MySQL 中，有一主一备两台 MySQL 服务器，保证了学生和课程数据的存储高可用。

如果主备间出现复制延迟，恰好此时 MySQL 主服务器宕机导致数据无法恢复，则部分消息会永久丢失，这种情况通过手工录入的方式完善丢失数据。

4.2.2 权限管理

权限管理采用 Spring Security 框架实现。

4.3 设计规范

• 服务端使用 Java 语言开发，使用 Spring Boot + Spring + MyBatis + Dubbo 框架。

• MySQL 使用 InnoDB 存储引擎。

5. 质量设计

成本：系统架构比较简单，实现起来复杂度不高，整体研发、测试、运维成本较低。

安全性：采用 Spring Security 框架实现的权限管理，对于不同角色用户控制了不同权限。

可维护性：系统拆分成了三个子系统，如果业务方需要添加新功能，方便拓展。

6. 演进规划

第一期：第一期完成学生管理系统的开发、测试、部署上线，包含学生、课程、权限子系统。

第二期：因为是外包系统，暂时不考虑系统演进，后续如果业务方还有新的业务场景再考虑。