# 系统架构设计文档

## 1. 概述

本项目采用前后端分离的架构设计，后端基于双技术栈（Java Spring Boot + Node.js）的微服务架构，前端采用Vue.js和Nuxt.js技术栈，支持Web端和微信小程序等多种客户端。

## 2. 技术栈

### 2.1 前端技术栈
- **管理后台**: Vue 3 + Element Plus
- **用户端**: Nuxt 3 (SSR)
- **微信小程序**: 微信小程序原生开发
- **构建工具**: Vite, Webpack
- **状态管理**: Pinia, Vuex
- **HTTP客户端**: Axios

### 2.2 后端技术栈

#### 2.2.1 Java技术栈（主要）
- **核心框架**: Spring Boot 2.7.x, Spring Cloud 2021.x
- **服务注册与发现**: Eureka
- **配置中心**: Spring Cloud Config
- **API网关**: Spring Cloud Gateway
- **数据库**: MySQL 8.0, Spring Data JPA
- **缓存**: Redis
- **消息队列**: RabbitMQ
- **安全框架**: Spring Security + JWT
- **构建工具**: Maven 3.8.x

#### 2.2.2 Node.js技术栈（辅助）
- **运行环境**: Node.js 16.x
- **Web框架**: Express.js
- **数据库**: MySQL 8.0
- **ORM**: Sequelize
- **构建工具**: NPM/Yarn

### 2.3 基础设施
- **容器化**: Docker
- **容器编排**: Kubernetes
- **反向代理**: Nginx
- **监控**: Prometheus + Grafana
- **日志**: ELK Stack (Elasticsearch, Logstash, Kibana)
- **CI/CD**: Jenkins

## 3. 系统架构图

```mermaid
graph TB
    subgraph "客户端层"
        A[Web浏览器] --> B[管理后台 admin-system]
        C[Web浏览器] --> D[用户端 frontend]
        E[微信客户端] --> F[微信小程序 miniprogram]
    end

    subgraph "网关层"
        G[API网关 gateway]
    end

    subgraph "服务注册与配置中心"
        H[Eureka注册中心 registry]
        I[Config配置中心 config-server]
    end

    subgraph "核心业务服务层(Java)"
        J[养殖管理服务<br/>farming-service:8081]
        K[用户中心服务<br/>user-center-service:8082]
        L[交易服务<br/>trade-service:8083]
        M[金融服务<br/>finance-service:8084]
        N[数据平台服务<br/>data-platform-service:8085]
        O[政务服务<br/>government-service:8086]
        P[大屏服务<br/>dashboard-service:8087]
        Q[商城服务<br/>mall-service:8088]
    end

    subgraph "辅助业务服务层(Node.js)"
        R[AI能力服务<br/>ai-service:3001]
        S[部分遗留服务<br/>legacy-service:3002]
    end

    subgraph "数据存储层"
        T[MySQL主数据库]
        U[Redis缓存]
        V[RabbitMQ消息队列]
    end

    subgraph "基础设施层"
        W[Docker容器]
        X[Kubernetes集群]
        Y[Nginx反向代理]
    end

    B --> G
    D --> G
    F --> G

    G --> H
    G --> J
    G --> K
    G --> L
    G --> M
    G --> N
    G --> O
    G --> P
    G --> Q
    G --> R
    G --> S

    J --> T
    K --> T
    L --> T
    M --> T
    N --> T
    O --> T
    P --> T
    Q --> T
    R --> T
    S --> T

    J --> U
    K --> U
    L --> U
    M --> U
    N --> U
    O --> U
    P --> U
    Q --> U
    R --> U
    S --> U

    J --> V
    K --> V
    L --> V
    M --> V
    N --> V
    O --> V
    P --> V
    Q --> V
    R --> V
    S --> V

    H --> W
    I --> W
    J --> W
    K --> W
    L --> W
    M --> W
    N --> W
    O --> W
    P --> W
    Q --> W
    R --> W
    S --> W
    T --> W
    U --> W
    V --> W

    W --> X
    X --> Y
```

## 4. 前端架构

### 4.1 管理后台 (admin-system)
- 基于Vue 3和Element Plus构建
- 采用组件化开发模式
- 使用Vue Router管理路由
- 使用Pinia进行状态管理
- 通过Axios与后端API通信

### 4.2 用户端 (frontend)
- 基于Nuxt 3构建，支持SSR
- 采用模块化架构设计
- 使用Vue Router管理路由
- 使用Vuex进行状态管理
- 通过Axios与后端API通信

### 4.3 微信小程序 (miniprogram)
- 基于微信小程序原生开发
- 采用页面+组件的结构
- 使用微信提供的API和组件
- 通过wx.request与后端API通信

## 5. 后端架构

### 5.1 微服务架构
系统采用微服务架构设计，将业务功能拆分为独立的服务：

#### 5.1.1 Java微服务（主要）
1. **养殖管理服务 (farming-service:8081)**
   - 功能：养殖场管理、牲畜档案、饲养记录等
   - 技术：Spring Boot, Spring Data JPA

2. **用户中心服务 (user-center-service:8082)**
   - 功能：用户管理、权限控制、认证授权等
   - 技术：Spring Boot, Spring Security, JWT

3. **交易服务 (trade-service:8083)**
   - 功能：活牛交易、订单管理、支付处理等
   - 技术：Spring Boot, Spring Data JPA

4. **金融服务 (finance-service:8084)**
   - 功能：贷款申请、保险购买、金融产品等
   - 技术：Spring Boot, Spring Data JPA

5. **数据平台服务 (data-platform-service:8085)**
   - 功能：数据统计、报表生成、数据分析等
   - 技术：Spring Boot, Spring Data JPA

6. **政务服务 (government-service:8086)**
   - 功能：政策发布、监管上报、审批流程等
   - 技术：Spring Boot, Spring Data JPA

7. **大屏服务 (dashboard-service:8087)**
   - 功能：数据可视化、实时监控、大屏展示等
   - 技术：Spring Boot, Spring Data JPA

8. **商城服务 (mall-service:8088)**
   - 功能：商品管理、购物车、订单处理等
   - 技术：Spring Boot, Spring Data JPA

#### 5.1.2 Node.js服务（辅助）
1. **AI能力服务 (ai-service:3001)**
   - 功能：图像识别、智能分析等AI相关功能
   - 技术：Node.js, Express.js

2. **遗留服务 (legacy-service:3002)**
   - 功能：部分原有系统功能的兼容
   - 技术：Node.js, Express.js

### 5.2 核心组件

#### 5.2.1 API网关 (gateway)
- 技术：Spring Cloud Gateway
- 功能：
  - 请求路由转发
  - 负载均衡
  - 认证鉴权
  - 限流熔断
  - 日志记录

#### 5.2.2 服务注册中心 (registry)
- 技术：Eureka Server
- 功能：
  - 服务注册与发现
  - 服务健康检查
  - 服务状态监控

#### 5.2.3 配置中心 (config-server)
- 技术：Spring Cloud Config
- 功能：
  - 集中化配置管理
  - 配置动态刷新
  - 环境隔离配置

## 6. 数据架构

### 6.1 数据库设计
- **主数据库**: MySQL 8.0
- **读写分离**: 主从复制
- **分库分表**: 根据业务模块分库
- **索引优化**: 合理设计索引提升查询性能

### 6.2 缓存设计
- **缓存技术**: Redis
- **缓存策略**: 
  - 热点数据缓存
  - 会话缓存
  - 分布式锁
- **缓存更新**: 通过消息队列实现缓存同步

### 6.3 消息队列
- **消息中间件**: RabbitMQ
- **应用场景**:
  - 异步处理
  - 服务解耦
  - 流量削峰
  - 日志收集

## 7. 安全架构

### 7.1 认证授权
- **认证方式**: JWT Token
- **授权机制**: RBAC权限模型
- **安全传输**: HTTPS加密
- **密码安全**: BCrypt加密存储

### 7.2 数据安全
- **数据传输**: SSL/TLS加密
- **数据存储**: 敏感信息加密
- **访问控制**: 基于角色的访问控制
- **审计日志**: 关键操作日志记录

## 8. 部署架构

### 8.1 容器化部署
- **容器技术**: Docker
- **镜像管理**: Harbor私有镜像仓库
- **容器编排**: Kubernetes
- **服务发现**: Kubernetes Service

### 8.2 负载均衡
- **反向代理**: Nginx
- **负载策略**: 轮询、权重、IP哈希
- **健康检查**: 定期检查服务状态
- **SSL终止**: Nginx处理SSL加密解密

### 8.3 监控告警
- **指标监控**: Prometheus
- **可视化**: Grafana
- **日志收集**: ELK Stack
- **告警机制**: 邮件、短信、微信通知

## 9. 性能优化策略

### 9.1 前端优化
- **资源压缩**: JS/CSS压缩合并
- **图片优化**: WebP格式、懒加载
- **缓存策略**: HTTP缓存、浏览器缓存
- **代码分割**: 路由懒加载、组件懒加载

### 9.2 后端优化
- **数据库优化**: 索引优化、查询优化
- **缓存优化**: 多级缓存、缓存预热
- **接口优化**: 接口合并、数据批量处理
- **异步处理**: 消息队列异步处理耗时操作

### 9.3 网络优化
- **CDN加速**: 静态资源CDN分发
- **压缩传输**: Gzip压缩
- **连接复用**: HTTP/2协议
- **边缘计算**: 靠近用户的边缘节点处理

## 10. 扩展性设计

### 10.1 水平扩展
- **服务拆分**: 微服务架构支持独立扩展
- **数据库扩展**: 读写分离、分库分表
- **缓存扩展**: Redis集群
- **消息队列扩展**: RabbitMQ集群

### 10.2 弹性伸缩
- **自动扩缩容**: Kubernetes HPA
- **资源监控**: 实时监控资源使用情况
- **负载均衡**: 动态调整流量分配
- **故障自愈**: 自动重启失败服务

## 11. 高可用设计

### 11.1 服务高可用
- **多实例部署**: 关键服务多实例运行
- **故障转移**: 服务故障自动切换
- **健康检查**: 定期检查服务状态
- **超时重试**: 网络异常自动重试

### 11.2 数据高可用
- **数据备份**: 定期备份重要数据
- **主从复制**: 数据库主从同步
- **灾难恢复**: 制定数据恢复预案
- **一致性保证**: 分布式事务处理

## 12. 总结

本系统采用现代化的微服务架构设计，通过合理的技术选型和架构规划，能够满足畜牧管理系统的业务需求，具备良好的可扩展性、可维护性和高可用性。Java技术栈作为主要后端技术，Node.js作为辅助技术，能够充分发挥各自优势，构建一个稳定、高效的畜牧管理系统。