前言

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

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，由此带来几个明显问题：

• 成本过高：学生信息管理数据信息量大，需要消耗大量人力物力

• 效率过低：学生信息管理数据信息修改不方便，对一系列数据进行分析时花费时间长

基于以上背景，我们将开发学生管理系统，主要应用于学校学生信息管理，总体任务是实现学生信息管理的系统化、规范化和自动化，其主要任务是管理学生相关信息，如学籍、课程、成绩、奖惩。

2. 约束和限制

1.必须在 2021.06.30 号完成

2.成本不能超过 100 万

3.质量标准符合 ISO9001 标准

3. 总体架构

3.1 架构分析

• 高性能：对于学生管理系统来说，学生数量一般不超过 10 万人，并且不会出现突增情况；同时针对抢课场景，课堂人数不超过百人级别，抢课人数不超过千人级别，所以对性能要求不高；

• 高可用：学校运行并不完全依赖与学生管理系统，极端情况出现短时间系统不可用影响不大，但学生信息等数据主要由人工录入，成本较高，如果数据发生了大量丢失对学校影响较大，所以要求数据高可用；

• 可拓展：业务需求涵盖较多，相对复杂，涉及多人模块化协同开发，对可拓展性有一定要求；

• 成本：成本不超过 100 万；

• 安全：学生管理系统主要在学校内网运行，并且数据不涉及金融、隐私等，对安全性要求不高

3.2 总体架构

1. 采用 nginx 作为服务接入口，通过反向代理路由到各个字服务。

2. 学生管理系统拆分为学生子系统、课程子系统、权限子系统三部分。

3. 一台主 MySQL 和一台备 MySQL，主备数据复制。

4. 详细设计

4.1 核心功能

4.1.1 学生选课

4.2 关键设计

[必选，描述系统的一些关键设计点是如何实现和取舍的]

[样例（如果你有兴趣，可以对比一下 kafka 的文档：Kafka design）：

1）消息发送可靠性

业务服务器中嵌入消息队列系统提供的 SDK，SDK 支持轮询发送消息，当某个分组的主服务器无法发送消息时，SDK 挑选下一个分组主服务器重发消息，依次尝试所有主服务器直到发送成功；如果全部主服务器都无法发送，SDK 可以缓存消息，也可以直接丢弃消息，具体策略可以在启动 SDK 的时候通过配置指定。

如果 SDK 缓存了一些消息未发送，此时恰好业务服务器又重启，则所有缓存的消息将永久丢失，这种情况 SDK 不做处理，业务方需要针对某些非常关键的消息自己实现永久存储的功能。

2）消息存储可靠性

消息存储在 MySQL 中，每个分组有一主一备两台 MySQL 服务器，MySQL 服务器之间复制消息以保证消息存储高可用。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，这种情况不做针对性设计，DBA 需要对主备间的复制延迟进行监控，当复制延迟超过 30 秒的时候需要及时告警并进行处理。

3）消息如何存储

每个消息队列对应一个 MySQL 表，消息队列名就是表名，表结构设计为……(此处请自行补充）

]

[技巧：常见的关键设计点包括高性能、高可用、可扩展、安全等]

学生子系统

• 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。

• 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。

课程子系统

• 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。

权限子系统

• 系统使用者有学生、教师、管理员、辅导员。

• 学生、教师、辅导员可以注册、登录、修改自己的信息，但注册信息需要管理员审核通过。

• 学生只能查看自己的成绩，教师可以修改学生的成绩。

• 辅导员可以查看学生的信息，可以设置学生的奖惩信息。

• 教师可以上传考试试题，学生可以做题

4.3 设计规范

1. 服务器使用 Spring Boot 2.3.5

2. 服务间访问格式采用 json，访问方式采用 http

3. 代码规范依据阿里开发规范

   MySQL 使用 5.7

5. 质量设计

可测试性：

• 需保证 80%单元测试覆盖率

可维护性：

• 输出关键日志信息

• 增加用户操作记录

• 编写监控脚本，检查服务状态，自动话处理服务卡死等特殊情况并输出堆栈日志

可观测性：

• 增加相关状态查询接口

6. 演进规划

6.1 学生管理系统一期

完成当前系统落地部署

6.2 学生管理系统二期

接入学校图书管理系统