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

系统边界黑盒图

2. 约束和限制

1.项目开发时间为 2023 年 3 月 7 日至 2023 年 6 月 7 日

2.项目成本为 10 万以内

3.项目质量符合三级等保要求

4.全校师生规模为 2 万人左右，其中教师 200 人左右，学生 2 万人左右

3. 总体架构

3.1 架构分析

3.1.1 高性能

学生网上成绩查询，大约在出成绩的当天会有 80%的学生进行查询，查询时间集中在当天早上 9 点至下午 6 点，预估 TPS 为 2 万人*0.8/9 小时*10=5TPS

3.1.2 高可用

系统对高可用要求不高，系统宕机在 1 小时之内恢复

系统数据要保证不全部丢失，需要做数据备份

3.1.3 可扩展

业务需求比较复杂

3.1.4 成本和安全

开发预算为 10 万，开发周期要求 3 个月，系统要保证不出现安全漏洞

3.2 总体架构

3.2.1 学生管理

1. 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。

2. 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。

3. 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. 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。

5. 
   

3.2.2 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。

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

5. 考试管理功能，教师可上传考试题，由系统自动生成试卷，试卷提供排版打印功能

3.2.4 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. 详细设计

4.1 核心功能

学生查询成绩时序图

学生选课时序图

4.2 关键设计

4.2.1Nginx 转发规则

学生系统 api 通过/student 前缀进行转发

课程管理系统通过/manager 前缀进行转发

权限管理系统通过/console 前缀进行转发

4.2.2 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。

4.2.2 学生选课功能

保证每节课不会被超选，在课程表中加入选课人数，乐观锁字段，在选课时先进行查询，发现超出选课人数返回选课人数已满，请选择其他课程。更新选课人数失败返回选课错误，请稍后重试

管理端提供选课列表界面，提供人为手动修改选课人员功能。

4.3 设计规范

项目使用 springboot+mybatis+VUE 进行开发

前后端数据传输使用 JSON 格式

各服务之间使用 dubbo 进行接口调用

学生管理系统与课程管理系统使用 cas 模式实现单点登录，权限管理系统作为 cas-server 端提供统一登录页面

数据库使用 mysql，使用主备架构，备机为数据备份

5. 质量设计

可测试性

1.架构可测试性：支持人为切换数据库主备

2.应用可测试性：支持验证测试学生管理、课程管理、权限管理等。

可维护性

增加学生系统运维管理系统，用于对系统的运维

可观测性

提供慢 sql 监控，接口访问超时监控，业务访问量监控，服务器 CPU、内存、磁盘占用率监控