设计千万级学生管理系统的考试试卷存储方案

1.用户量预估

1000 万

2. 用户行为建模和性能估算-考试

2.1. 考试

假设每门学科每年 2 次考试，每个学生平均一学期 20 门课，考试采取机考的方式，每门考试的答案 20 判断题、20 选择题、4 道大题（答案 200 字以

内），考试结果永久保存，在校学生能够看到自己曾经的考试结果

则考试结果记录的存储量为：

l 在校学生：1000 万* 20（课）* 2（考试次数）* 1000（答案）* 2（学期）* 3（只有前三年考试）= 2.4T。

l 离校学生：每年 250 万，存储量为 0.6T。

l 假设学校的考试都安排在某一个月内，考试的时候请求试卷，提交答案，中间答题过程浏览器本地完成，由于考试集中在上午 4 小时和下午 4 小时，

l 且请求试卷集中在考试开始的前 1 分钟，提交答案集中在考试结束前的 30 分钟，因此估算如下：

l 请求试卷：1000 万* 20（课）/ 20(周末不考试）/ 4（每天 4 堂考试）/ 1 分钟= 250 万请求/分钟≈ 5 万/每秒。

l •提交试卷：1000 万* 20（课）/ 20(周末不考试）/ 4（每天 4 堂考试）/ 30 分钟= 1700/每

根据上面的指标进行 redis 相关的性能及架构存储方案进行设计

l 试卷大小： 70（字）×20（判断题）+100（字）×20+100（字）×4=3800×3（一个汉字 3byte）= 12000 =(约) 1.5K

l 单机 1000M 带宽 redis 每秒可处理的试卷数：（1000×1024）/1.5 = 68 万（单机就能满足网络需求）

l 单机 2C4G 的 redis 性能参数：使用 string 类型 1.5K, qps:25000/s

l 试卷存储数据结构：string

l 根据前面的计算结果考试请求时间的 qps：50000/s，所以 redis 的提供的 slave（2C4G 读）机器需要 3 台，master（2C4G 读写）一台，sentinel 机器（1C1G3 台），一共需要 7 台 redis 设备。

Redis 存储方案设计-原始试卷信息

开考前由相关科目的老师将试卷上传至题库，并预热至 redis 缓存中。

数据结构设计

Key：学校 ID+院系 ID+年纪 ID+考试科目 ID

Value： 考试科目内容

读写分析：

1. 学生登录后获取到自己的学校 ID+院系 ID+年纪 ID 然后进入到考试页面选择考试科目，

通过学校 ID+院系 ID+年纪 ID+考试科目 ID 既可拿到试卷进行考试。

2. 考试结束后由相关科目的老师各自清除对应的试卷。

Redis 存储方案设计-答卷信息

数据结构设计

Key：学校 ID+学号 ID+考试科目 ID

Value： 答卷内容

读写分析：

1. 学生答题结束后，将试卷按 key：学校 ID+学号 ID+考试科目 ID 将答卷内容保存至 redis 集群中，等待相关的老师进行阅卷。

2. 老师阅卷完成并将成绩录入完成后，系统自动将答卷从 redis 中清空。