「架构实战营」模块四《如何设计业务高性能高可用存储架构》作业

设计千万级学生管理系统的考试试卷存储方案

【作业要求】

基于模块 4 第 6 课的估算结果和 Redis sentinel 的初步方案设计，完善考试试卷存储方案，具体包括：

1. 完善 Redis 的数据结构设计，明确具体使用哪种 Redis 数据结构。

2. 设计具体的读写流程（可以文字描述也可以序列图描述，序列图要有文字辅助说明）。

3. 对照模块 4 第 6 课的性能估算结果，计算 Redis sentinel 集群的服务器数量和性能。

【提示】

1. 性能可以有一定冗余。

2. 如果对 Redis sentinel 不熟悉，请参考官方文档：https://redis.io/topics/sentinel

基于模块 4 第 6 课的估算结果：

1. 在校学生考试结果存储：2.4T；

2. 离校学生考试结果存储：每年增长 0.6T；

3. 试卷请求 QPS：5 万/s；

4. 提交试卷 TPS：1700/s。

【数据结构设计】

采用 Redis List 结构存储

Key: 学校 ID + 考试 ID

Value: 试卷内容 Json 字符串格式

【读写分析】

1. 老师申请发起一场考试并出好试卷提交，考试的学科、考试时间、试卷内容（Json 字符串）等信息存储在 MySQL 中并生成考试 ID。在考试开始时间前一天通过定时任务将考试试卷内容同步保存在 Redis 中，key 为：学校 ID + 对应考试 ID，value 为：对应试卷内容 Json 字符串。

2. 考试开始后，学生通过学校 ID + 该场考试 ID 从 Redis 中读取考试试卷内容。

【Redis sentinel 集群的服务器数量和性能】

• 假设学校数量有 1000 个，每个学校每学期有 100 门课需要考试，没份时间内容大小为 20KB，总存储空间为：1000（学校） ✖️ 100（课，Redis 中只保存一个学期的试卷内容） ✖️ 20KB ≈ 2GB；

• 基于模块 4 第 6 课的估算结果，试卷请求 QPS 为：5w/s；

因为单台 Redis QPS 可达 10w+。

需要采购 3 台 4G（存储留有 50% 左右余量）机器，采用一主二从的 Redis sentinel 部署架构。

主从复制，读写分离；Master 故障时 sentinel 自动切换。