前言

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

词汇表

Mysql: 一种关系型数据存储库

Ngnix: 一种负载均衡服务器

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。

2. 约束和限制

1.必须在 2022.10.30 号完成

2.成本不能超过 100 万。

3.满足学校 5 万师生的使用。

4.数据库采用该校已运维使用的 Mysql。

5.学生成绩需要能够接入市教育局统一学生成绩管理平台。

6.质量标准符合 GB-T8566--2001G 标准。

7.系统至少需要使用 10 年。

3. 总体架构

3.1 架构分析

3.1.1 高可用

学校的教学并不完全依赖于该学生管理系统，丢失部分数据并不会带来太大的影响，只要数据不要全部丢失带来太大的补录工作即可。

3.1.2 高性能

系统满足学校 5 万师生的日常使用，就实际使用频率而言并不高，故高性能不用考虑。

3.1.3 可扩展

根据系统的需求可知，该系统的业务复杂度还是相对比较复杂，部分业务流程较长，可扩展性需要重点考虑。

3.1.4 成本 &安全

成本需要控制在 100 万内，因该系统只服务于一所学校用户量基本固定，且可部署在校园网内安全有所保障。

3.2 总体架构

1）采用 nginx 作为负载均衡服务器，负责请求接入，将请求反向代理到子系统。

2）将业务功能划分为学生子系统、课程子系统（含考试）、权限子系统（含教师）。

3）采用 mysql 主备架构，通过 mysql 主备间数据复制保证数据的可用安全性。

4. 详细设计

4.1 核心功能

4.1.1 学生管理

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、微信等自行绑定，可实现账号自助找回等。

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（专业）—软件 1306—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。

4.1.2 课程管理

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。

4.1.3 考试管理

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，教师需要将出好的考试题进行分割点标注，然后印刷试卷，考试。考试过后，试卷会被扫描，然后教师需要将扫描件试卷录入系统之中，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或者教师手动输入，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，在下次课前给予成绩评分，将以上方式计算得到的成

绩计入平时成绩。最后按照系统判定的平时成绩结合月考、期中、期末试卷成绩按相应比例得出学生最终成

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。由于教师要对试卷进行签字，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。

4.1.4 权限管理

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，但注册信息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。

4.2 关键设计

1. 通过对需求的了解，以及架构分析，本系统对高性能、高可用以及成本、安全的需求不高，重点关注业务功能可扩展性。 架构将系统划分为学生管理子系统、课程管理子系统、权限管理子系统降低功能之间的耦合，提升系统可扩展性。

4.3 设计规范

1.学生、课程、权限子系统之间通行采用 gRPC 作为通信组件。

5. 质量设计

可测试性：因系统用户量不大且可靠性要求不高，测试主要涉及功能黑盒测试确保功能可用即可。

可维护性：系统功能只划分为三个业务子系统，且 nginx 与 mysql 作为目前主流的行业软件，维护性较好，不用过多关注。

可观测性：需开发后台管理系统用于关注服务器的性能指标以及业务日志的查看。

成本：不涉及。

6. 演进规划

当前系统架构采用的是单一 mysql 主备存储方式，随着数据的增多，可以为每个子系统独立设计主备存储。