模块三作业

《学生管理系统详细架构设计文档》

前言

本文是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。

词汇表

Nginx : 一个高性能的 HTTP 和反向代理 web 服务器

MySQL : 一个关系型数据库管理系统

MyBatis : 一个基于 Java 的持久层框架

REST : 表示性状态转移（representation state transfer）。用 URI 表示资源，用 HTTP 方法(GET, POST, PUT, DELETE)表示对这些资源的操作。

Spring Boot : 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。

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. 项目必须在 3 月内完成

2. 成本不能超过 100 万

3. 在校师生约 10000 人

3. 总体架构

3.1 架构分析

高可用

因为本系统仅一所学校使用，如果系统服务中断时间在 1 小时内，影响不太严重。

高性能

学生管理系统对高性能要求不高，热门课程选课最多也就几百个学生在抢。

可扩展

学校每年招生人数相对固定，可扩展要求也不高。

3.2 总体架构

1. 使用 Nginx 作为反向代理及 http 缓存服务器。根据请求 URL 分发到相应业务子系统，并缓存静态资源。

2. 业务子系统分学生子系统、课程子系统、权限子系统。

3. 数据库采用 MySQL 主备模式，主数据库通过 binlog 同步数据到备数据库。

4. 详细设计

4.1 核心功能

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。教师账号由管理者(教务)通过系统生成。

• 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。

• 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。

• 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。

• 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。

• 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。

• 平时成绩：此项功能包含学生平时所有相关成绩信息。

• 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。

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。

4.2 关键设计

存储可靠性

因为学校只能容忍几小时内对数据丢失，所以采用 MySQL 主备模式，如果主机出现异常无法使用，可以切到备机继续使用。

可扩展性

为了降低系统复杂度，将学生管理系统划分成 3 个子系统，互相独立开发，系统之间通过接口交互。

4.3 设计规范

1. Nginx 通过解析请求 URL，代理至不同的服务子系统。

2. 采用前后端分离的开发方式，各子系统对外提供 RESTful API。

3. 各子系统使用 Spring Boot + Mybatis 开发。

4. MySQL 使用 Innodb 存储引擎，使用 binlog 进行数据备份。

5. 质量设计

1. 关键接口要有单元测试。

2. 每个子系统都记录日志，以便排查问题。

6. 演进规划

一期规划

实现学生管理、课程管理、权限管理等基本功能。

二期规划

实现考试管理功能，增加后台数据统计功能。