前言

本文是外包学生系统详细架构设计文档，用于系统后续的开发、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。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。

2. 约束和限制

1.必须在 2022.07.30 号完成

2.成本不能超过 30 万

3.数据库采用 MySQL

4.开发语言使用 Java

5.能支持 1 万名学生教职工稳定使用

6.不少于 90%的功能响应不能超过 1 秒

7.有完整的项目全流程文档

8.测试上线期间需有人员到现场处理

3. 总体架构

根据业务模块划分，将系统设计为微服务架构，使用数据库主备确保数据安全备份不易丢失。可以在后续通过新增微服务方式，实现可扩展性。

3.1 架构分析

3.1.1 高可用

学生管理系统是记录学生信息的重要网站，对教学管理，毕业晋升有重要作用。平台如果出现故障，会影响教学任务正常进行，所以一定要保证系统稳定可靠。

3.1.2 高并发

学校场景比较统一，学生都会在统一的时间点登录系统进行登记、选课、上课和提交作业等操作，大量用户同时操作会对系统产生并发压力。

3.1.3 扩展性

面对疫情的挑战，很多教学场景发生了变化。系统需要支持后续升级，及时适应业务变更。

3.1.4 安全性

学生信息涉及个人隐私，信息泄漏会导致很多家庭隐私无法保护，需要注重数据查询、传输和存储的加密。

3.2 总体架构

1、采用 Spring Cloud 微服务架构，分成学生、课程和权限三个服务进行独立部署，当系统压力过大时，增加服务分流压力；

2、使用 Nginx 部署前端页面和路由转发，系统压力过大时也可增加 Nginx 服务器分流；

3、使用 MySQL 主备模式部署，实时同步。读写都使用主库，备库只做备份。主库宕机的情况下由备库提供服务；

4. 详细设计

针对学生、课程和权限子系统做详细设计描述。

4.1 核心功能

4.2 关键设计

1）安全性

使用 https 证书安全认证，避免数据被窃取伪造；

2）可靠性

客户信息存储在 MySQL 中，有一主一备两台 MySQL 服务器，MySQL 服务器之间复制 binlog 以保证数据同步。定时脚本监控主备间的复制延迟，当复制延迟超过 30 秒的时候需要及时告警并进行处理。

3）可用性

系统应该配置好 Java 启动脚本 JVM 可用大小，避免内存分配错误，导致系统内存过大问题；

4.3 设计规范

1）应用系统使用 Spring Cloud 架构体系，所有微服务接入 Nacos；

2）MySQL 使用 Innodb 存储引擎，utf8mb4 编码，所有表必须有主键；

3）所有操作应可以进行数据级别权限控制；

4） 接口定义符合 restful 风格；

5） 使用统一风格的错误码；

5. 质量设计

可测试性：所有系统功能需要进行测试，并记录相关测试用例和结果到测试文档中；核心模块必须进行单元测试和压力测试；

可维护性：应用系统代码需要完整交付，并且有统一运维管理文档；所有数据操作应在应用系统内完成，禁止直接操作数据库；

可观测性：应用系统需要使用统一日志框架，并且保存 180 天应用日志；对操作

6. 演进规划

6.1 学生系统二期

业务演进：增加课程评价、投票和活动公告等模块。

架构演进：需要增加 redis 进行分布式锁，防止刷票。

6.2 学生系统三期

业务演进：增加视频课程和家长体系，让学生可以通过远程完成课程，家长也能及时了解学生情况。

架构演进：引入支持视频格式的缓存服务器架构，接入外部消息系统（短信、微信）向家长发送信息。