前言

本文档是外包学生管理系统的架构文档。

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修订历史

词汇表

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. 第一版本需在 3 个月内完成开发并上线

2. 使用 Java 语言开发

3. 使用 Mysql 作为数据存储

4. 不同学校之间在数据库层要求数据隔离

5. 系统可用要求达到 99%

6. 平均故障恢复时间不超过 6 小时

3. 总体架构

3.1 架构分析

3.1.1 可用性

一般来说，学生管理系统宕机几个小时不会有太大影响。并且数据的可靠性要求并不是非常高，采用 Mysql 的主备模式可以满足业务的要求。

3.1.2 性能需求

对于学生管理系统来说，总用户量级在万级，系统的高性能总体要求不高。在某些集中选课时段并发也很有限，所以单 Mysql 实例可以满足。

3.1.3 扩展性

总体而言，学生管理系统的业务相对简单且基本固定。考虑到开发效率要求和后期维护，对整个系统进行模块划分，初步分为学生子系统，课程子系统和权限子系统。

3.1.4 安全性

系统没有个人隐私信息和金融数据，安全性要求不高。如果有需要可以进行学校之间数据隔离。

3.2 总体架构

1. 使用 Nginx 作为服务器网关，进行统一鉴权后并将相关请求路由到各个子系统。

2. 为提高开发效率，并结合业务实际情况，将系统拆分为学生子系统，课程子系统和权限子系统。

3. 存储由两台 Mysql 数据库服务器组成，主库负责所有业务数据的读写，并实时备份数据到备库。

4. 详细设计

1. 系统管理员为本系统最高权限用户。具有系统配置，所有角色和权限管理，权限分配等系统核心权限。

2. 其他系统用户为教师和学生。教师有录入学生，录入课程，录入成绩等权限。学生有选课以及查看成绩等相关信息等权限。

4.1 核心功能

4.1.1 教师录入课程

• 教师登陆后请求录入新课程，课程子系统首先向权限子系统几进行用户权限验证，验证通过后返回录入课程的页面。

• 教师录入课程信息并保存。

4.2 关键设计

4.2.1 高可用

Mysql 数据库存储采用主备架构，在低成本的考虑下基本可以保证数据的可靠性。在主机发生故障的情况下可切换至备库提供服务。

4.2.2 模块拆分

对系统主体功能进行了子系统拆分，一定程度上提高了系统的局部可用性。另外从系统等扩展性角度，和研发效率角度均有提升。

4.3 设计规范

1. 子系统均采用 Spring Boot 开发

2. 系统页面采用 thymeleaf 引擎

3. 子系统之间通过 RESTful API 进行交互

4. MySQL 使用 Innodb 存储引擎

5. 质量设计

5.1 可测试性：每个子系统做好单元测试及接口测试，提供 API 定义文档。

5.2 伸缩性：应用服务均设计为无状态服务，可以通过增加机器和实例实现水平无限扩展。初步阶段 Mysql 采用主备，后期可增加备库和读写分离。

5.3 可观测性： 初期通过要求规范化日志输出格式。

6. 演进规划

第一版本系统提供核心的功能，上线后通过用户反馈和系统监控获取后续演化需求。目前来看可以有以下一些方向。

6.1 前后端分离

引入 React，Vue 等前端技术将系统的业务和 UI 交互彻底分离，让各个模块更专注。

6.2 持续集成和持续交付

系统上线后，开发进入快速迭代，小步快跑的阶段。服务的更新和发布效率会变得更为重要，需要一套好的基础设施来让开发团队更专注业务的迭代。

6.3 可观测性提升

系统的维护是后期非常重要的工作。统一的日志收集分析，监控观测工具必不可少。