架构实战营模块三作业

模块三作业要求：

写出外包学生管理系统的架构文档

【作业要求】

1. 基于模块1第5课P15页的外包学生管理系统备选架构1（见下1页），写出完整的架构设计文档；

2. 注意不是备选架构文档，而是最终落地的详细架构设计文档；

3. 无需考虑数据库表设计，因为表设计是方案设计阶段做的，不是架构设计阶段做的；

【提示】

1. 架构设计文档是完整的文档（Word 或者语雀文档之类的都可以），而不是 PPT；

2. 架构文档涵盖的内容请参考模块3第4课，细化架构设计参考模块3第6课；

3. 外包学生管理系统的业务请参考模块1第5课的课件；

4. 架构文档模板可以参考：架构实战营详细架构设计文档模板

前言

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

 

修订历史

词汇表

1）SpringBoot：Spring Boot是由Pivotal团队提供的全新框架，其设计目的是用来简化新Spring应用的初始搭建以及开发过程。

 

2）Mysql主备模式：在实际的生产中,为了解决Mysql的单点故障,一般都会采用「主备模式」。

 

3）子系统：子系统是一种模型元素，它具有包和类的语义。子系统的行为由它所包含的类或其他子系统提供。子系统实现一个或多个接口，这些接口定义子系统可以执行的行为。

 

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。目前为教师手工方式进行维护，不仅花费大量的教师资源，处理效率也十分低下。主要问题如下：

1、学生相关信息数据量较大，且不方便管理。很多数据统计分析工作花费较长时间。

2、学生相关信息数据建立后，后期的维护、更新不方便，信息会出现重复，准确率较低的问题，严重影响了日常工作效率。

3、缺乏学生信息以及学生选课、成绩查询等的系统化、规范化、自动化。

基于以上背景，有必要开发一套外包学生管理系统，将学生相关信息数据进行系统化，方便统一管理、维护、查询。

 

2. 约束和限制

1、数据库采用Mysql社区版

2、系统必须在2022年8月31日完成上线

3、项目成本控制到20万以内

4、系统需要支持1000名用户

5、系统必须部署在学校内网环境，与互联网隔离

6、总共只有3名研发人员

 

3. 总体架构

3.1 架构分析

3.1.1 高性能

由于系统仅需要支持1000名用户，从性能上来说没有什么大问题。

3.1.2 高可用

外包学生管理系统短时间对外停止服务，不会造成太大的影响。但是对于数据来说，必须保障高可用，学生信息数据是重要资产，绝对不能丢失。

3.1.3 可扩展

对于外包学生管理系统来说，需求主要包括了学生管理、课程管理、考试管理、权限管理等，业务需求还是有一定的复杂度，需要考虑适当的拆分，以及封装可预测的需求变化。

3.2.4 安全

由于系统部署在学校内网环境，因此相对比较安全。

3.2.5 成本

本项目需要支持的用户数较少，且性能要求不高，因此成本相对可控。

 

综上所述，本系统需要重点保障数据的高可用，因此mysql数据库采用主备模式设计，此外，需要有一定的可扩展性，因此将系统拆分为三个子系统，分别是学生子系统、课程子系统、权限子系统。

 

 

3.2 总体架构

1、使用nginx实现后端服务的反向代理。

2、将系统拆分为三个子系统，分别是学生子系统、课程子系统、权限子系统。

3、数据库采用mysql，设计为主备架构，正常情况下，后端服务访问mysql主机，当主机出现故障时，切换到备机。通过binlog实现mysql数据的同步和备份，保障数据高可用。

 

4. 详细设计

4.1 核心功能

4.1.1 学生信息查询

 

4.1.2 学生在线选课

 

4.1.3 教师评分判定

 

4.2 关键设计

1）学生信息数据存储高可用

学生信息数据存储在mysql中，mysql采用一主一备架构，主备服务期之间数据同步保障存储的高可用。如果主备之间出现延迟，恰巧此时mysql主服务器宕机导致数据无法恢复，此部分数据会永久丢失，这种极端情况不做针对性设计，因为少量数据丢失不影响系统整体的可用性，只需要重新补录数据即可，保障全量（大部分）数据高可用即可。同时，针对数据同步的延迟，需要设计告警机制，超过30秒未同步的及时发出告警，人工解决排查解决。

2）系统的可扩展性

业务需求比较复杂，因此将系统拆分为学生子系统、课程子系统、权限子系统，这样的拆分力度使得系统内外部复杂度平衡。另外，拆分为三个子系统，正好有3名研发人员，每人负责一个，有利于提高研发效率，相对较合理。

 

4.3 设计规范

1）mysql使用innodb存储引擎

2）三个子系统使用Spring Boot框架开发

 

5. 质量设计

5.1 系统监控平台

设计系统监控平台，监控各台服务器的性能指标，包括cpu、内存、磁盘使用情况。监控子系统应用服务器的可用性，监控数据库服务器的可用性，监控数据库服务器主备同步的延迟等指标。

 

5.2 成本

可考虑采用容器化部署方式，适当较少硬件服务器资源。

 

6. 演进规划

6.1 完成需求分析，8月1日-8月3日

6.2 完成总体架构设计，8月4日-8月5日

6.3 完成详细设计，8月6日-8月7日

6.4 功能开发及自测，8月8日-8月16日

6.5 功能测试（三轮），8月17日-8月25日

6.6 用户uat测试，8月26日-8月30日

6.7 系统上线部署，8月31日

6.8 试运行，9月1日开始