【架构设计模块四】：设计千万级学生管理系统的考试试卷存储方案

作业要求

【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
   

解答

试题数据结构设计

基础类型：string、set、hash、list、zset

按 20 道选择题、20 道判断题、4 道大题推算：每个选择题 200 字节（题目 + 选择项），每个判断题 50 字节，每个大题 200 字节：

• 20 * 200 + 20 * 50 + 4 * 200 ≈ 6K——按 10K 计算

• 具体图片考虑引入 CDN，存储 URL 即可

单个 Value 没有超过 Redis 建议的值，且考虑页面排版就不分页存储，直接完整存储即可，将题目转成 JSON string 即可，数据结构如下：

{    "选择题":[        {            "题号":1,            "题目":"很长的题目描述",            "答案选择":[                "A. 答案A",                "B. 答案B",                "C. 答案C",                "D. 答案D"            ]        }    ],    "判断题":[        {            "题号":1,            "题目":"很长的判断题描述"        }    ],    "问答题":[        {            "题号":1,            "题目":"超长的问答题描述"        }    ]}

不考虑其他的场景主要是：

1. string：足够简单

2. set：无需去重的场景

3. hash：过于复杂，获取题目不是很方便

4. list：获取题目比较方便，也适合分页场景——不过在试题中取决于显示器大小，一般不会某一页仅显示 N 条；而且题目不是很大，适合使用 list 存储

5. zset：完全不用考虑

故【数据结构设计】为：

• key：学校 ID + 考试 ID

• value：上述的 JSON string 结果

读写流程

试卷写入

假设这里有个自动生成试卷的功能，那流程是这样：

1. 进入考试子系统，选择生成试卷

2. 在题库中选择 20 选择题、20 判断题、4 问题题

3. 确认生成试卷：

4. 将具体题目转成 string 作为 value

5. 根据学校 ID + 考试 ID 作为 key

6. 写入 redis

试卷读取

1. 进入考试子系统

2. 获取试卷：基于学生所在的学校 ID + 参与的考试 ID 获取当场试卷

计算 Redis sentinel 集群的服务器数量和性能

• 上节的性能评估是：试卷读取 5 万/每秒

• 而一般 redis 的 KV 能达到 5W-10W

所以这里性能上理论上一台机器即可，但是考虑使用 Redis Sentinel，选择使用三台机器部署，绰绰有余