2018年系统架构师案例分析试题四

案例背景

某互联网公司计划上线一款新的在线教育平台，具备课程管理、用户管理、支付系统等基本功能。公司希望系统架构能够支持高并发请求，并具有良好的扩展性和维护性。为了实现这些目标，需要设计一个合理的系统架构。

需求分析

在设计架构之前，我们需要明确系统的主要功能模块及其需求：

1. 课程管理：用户可以创建、修改和删除课程。
2. 用户管理：用户注册、登录、信息修改等功能。
3. 支付系统：支持多种支付方式，并能处理支付状态。
4. 高并发支持：需要能够承受高并发的请求。

系统架构设计

为了满足上述需求，我们可以采用微服务架构，具体设计如下：

1. 服务划分：
2. 用户服务：负责用户的注册、登录、信息管理。
3. 课程服务：负责课程的增删改查。
4. 支付服务：处理支付相关的逻辑。

5. 网关服务：统一入口，负责请求转发和简单的鉴权。

6. 数据库设计：

7. 使用分库分表的策略，避免单一数据库的性能瓶颈。

8. 课程表、用户表和支付表等使用MySQL，考虑到高并发，可以使用Redis进行缓存。

9. 异步处理：

10. 对于支付和课程购买等操作，建议使用消息队列（如RabbitMQ或Kafka）进行异步处理，避免系统阻塞。

11. 负载均衡：

12. 利用负载均衡器（如Nginx）将请求均匀分配到各个服务实例上，提高系统的可用性和性能。

13. 容器化部署：

14. 使用Docker将每个微服务容器化，方便部署和管理。
15. 使用Kubernetes进行容器编排，方便实现弹性伸缩。

代码示例

下面是一个简单的用户服务示例，使用Spring Boot框架构建。

@RestController
@RequestMapping("/api/users")
public class UserController {

    @Autowired
    private UserService userService;

    // 用户注册接口
    @PostMapping("/register")
    public ResponseEntity<String> register(@RequestBody User user) {
        boolean result = userService.register(user);
        return result ? ResponseEntity.ok("注册成功") : ResponseEntity.status(HttpStatus.BAD_REQUEST).body("注册失败");
    }

    // 用户登录接口
    @PostMapping("/login")
    public ResponseEntity<String> login(@RequestBody LoginRequest loginRequest) {
        String token = userService.login(loginRequest);
        return token != null ? ResponseEntity.ok(token) : ResponseEntity.status(HttpStatus.UNAUTHORIZED).body("登录失败");
    }
}

@Service
public class UserService {

    @Autowired
    private UserRepository userRepository;

    // 用户注册
    public boolean register(User user) {
        // 检查用户是否已经存在
        if (userRepository.existsByUsername(user.getUsername())) {
            return false;
        }
        user.setPassword(BCrypt.hashpw(user.getPassword(), BCrypt.gensalt())); // 加密存储密码
        userRepository.save(user);
        return true;
    }

    // 用户登录
    public String login(LoginRequest loginRequest) {
        User user = userRepository.findByUsername(loginRequest.getUsername());
        if (user != null && BCrypt.checkpw(loginRequest.getPassword(), user.getPassword())) {
            return JwtUtil.generateToken(user); // 生成JWT token
        }
        return null;
    }
}

总结

在这个在线教育平台的系统架构设计中，我们采用微服务架构，划分了用户、课程和支付等服务模块，同时利用数据库分库分表、缓存等技术应对高并发场景。异步处理和负载均衡的引入进一步增强了系统的稳定性和扩展性。通过容器化部署，系统能够灵活应对业务需要，达到高可用的目标。