最近开源了一个轻量级在线教育系统的核心模块，GitHub上收到不少Issue反馈性能问题。这篇分享架构设计思路和优化过程，希望能给同类项目参考。
项目背景
系统定位是中小机构的轻量化方案，非企业级重平台。核心约束：
部署成本低（单机或2-3台服务器可跑）
支持直播+录播+简单教务
多端覆盖但不做过度优化
技术栈选择：Laravel（业务层）+ Vue3（前端）+ WebRTC（直播）+ MySQL + Redis。
一、数据库设计的取舍
教务系统的数据库设计容易过度复杂。我们坚持反范式优先，用空间换时间：
sql
-- 课程表冗余存储教师姓名，避免JOINCREATE TABLE courses (
id BIGINT PRIMARY KEY,
teacher_id BIGINT,
teacher_name VARCHAR(64), -- 冗余字段
title VARCHAR(128),
...);
-- 排课表用JSON存储不规则时间（支持单双周、跳周）CREATE TABLE schedules (
id BIGINT PRIMARY KEY,
course_id BIGINT,
time_rules JSON, -- {day:1, start:"19:00", end:"20:30"}, ...
timezone VARCHAR(32),
...);
争议点：JSON字段在MySQL 5.7性能一般，升级到8.0后用JSON索引解决查询问题。排课冲突检测在应用层做，而非数据库约束，灵活性更高。
二、直播模块的简化实现
没有自研SFU，基于开源方案二次开发：
信令服务：用Socket.io实现房间管理，Redis存储房间状态
媒体转发：Mediasoup（Node.js版本），单核支撑50路视频转发
录制：GStreamer管道，WebM格式直接存对象存储
关键优化：学生端上行视频默认关闭，教师端强制开启。大班课（>20人）自动切换为"教师主讲+文字互动"模式，降低Mediasoup转发压力。
三、缓存策略的分层设计
php
// 课时余额查询，三级缓存public function getBalance(KaTeX parse error: Expected '}', got 'EOF' at end of input: ...u缓存，1秒 if (cache = apcu_fetch("balance:$studentId")) {
return $cache;
}
// L2: Redis缓存，5分钟
if ($cache = Redis::get("balance:$studentId")) {
apcu_store("balance:$studentId", $cache, 1);
return $cache;
}
// L3: 数据库查询
$balance = DB::table('student_balances')
->where('student_id', $studentId)
->value('balance');
Redis::setex("balance:$studentId", 300, $balance);
apcu_store("balance:$studentId", $balance, 1);
return $balance;}坑点：APCu在FPM多进程环境下共享问题，改用文件锁做本地缓存同步，性能损失可接受。
四、多时区处理的工程实践
开源社区问最多的问题：如何支持多时区？
方案选择存储统一UTC，展示本地化：
php
// 模型自动转换class Schedule extends Model {
protected $dates = 'start_time', 'end_time';
public function getStartTimeAttribute($value) {
return Carbon::parse($value, 'UTC')
->setTimezone($this->timezone);
}
public function setStartTimeAttribute($value) {
$this->attributes['start_time'] = Carbon::parse($value, $this->timezone)
->setTimezone('UTC');
}}教师创建课程时选择本地时区，存储自动转UTC。查询时根据用户时区转换。夏令时处理依赖Carbon的IANA时区库，无需手动维护。
五、性能瓶颈的真实案例
案例1：排课冲突检测慢
早期实现：查询所有冲突时间段，PHP循环判断。教师课表量大时，3秒+响应。
优化后：用MySQL空间索引（SPATIAL INDEX）存储时间段，SQL直接判断交集：
sql
-- 时间段用LINESTRING表示（开始时间, 结束时间）SELECT * FROM schedules
WHERE MBRIntersects(
time_range,
LineString(Point(UNIX_TIMESTAMP('2024-01-01 19:00'), 0), Point(UNIX_TIMESTAMP('2024-01-01 20:30'), 0)));
案例2：直播房间列表卡顿
首页展示"正在进行"的直播房间，早期用WHERE + ORDER，数据量上万后慢查询。
优化：用物化视图（Materialized View）或定时任务刷缓存表，而非实时计算。允许1分钟延迟，换取查询性能。
六、开源维护的经验
Issue模板：强制要求提供环境信息（PHP版本、MySQL版本、是否Docker部署），减少无效沟通
性能基准：提供压测脚本（Artisan命令），用户可自行验证性能
文档优先：复杂功能（如直播配置、支付回调）必须配流程图，文字描述歧义太多
关于商业与开源的平衡
核心教务功能完全开源，但直播转码、跨境支付等模块用插件形式闭源。既保证社区能用起来，又能持续维护项目。
开源地址：