前言

本文是学生管理系统的考试试卷存储方案架构设计文档，用于指导学生管理系统后续的开发、测试和运维。

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词汇表

1. 业务背景

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。

2. 约束和限制

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，考试集中在上午 4 小时和下午 4 小时，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。

3. 总体架构

3.1 架构分析

• 试卷： 100 KB * 20 (课) * 3（只有前三年考试）* 500 所 ≈ 3G ≈ 5G

• 创建试卷：教师创建 时间可在 考试前即可。

• 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。

存储性能需求汇总

试卷存储: 5 G

试卷请求 QPS：5 万/s；

3.2 总体架构

4. 详细设计

4.1 redis 数据结构

Key： 学校 ID+课程 ID+试卷 ID

Value：试卷题目信息（json 序列化结构）

4.2 读写流程

生成试卷：教师登录系统，根据课程 ID 和考试时间生成考试试卷内容和试卷 ID，同步缓存至 redis，有效期为考试周期（一天）。

获取试卷：学生登录系统，根据学校+课程+加考试时间获取试卷 ID，然后拿到试卷 json 内容，浏览器本地解析存储。

4.3 Redis sentinel 集群数量和性能

支持 5w QPS，redis 单机可支持，存储数据量 redis 单机可支持，要保证服务的高可用，整个 redis 集群为 3 台服务器，一主两从，同时为了保证 Sentinel 的高可用，采用三台服务器组成 Sentinel 集群。