架构实战营模块四作业

一、作业内容：

使用 redis 设计千万级学生管理系统的考试试卷存储方案

二、估算性能：

基于模块四第 6 课的估算结果，使用 redis 需要满足存储的数据如下：

2.1 试卷存储量，每学期 20 门课，每门课每学期 2 次考试，每年两个学期，一共三年，则每个学生三年共参加 20*2*2*3 = 240 次考试。

假设每个试卷 512K 大小，试卷存储量为：

240*0.5M= 120M；

2.2 试卷结果存储量，按模块四第 6 课的估算结果，仅考虑在校学生，试卷答案存储量为：

2.4T；

2.3 同样，按模块四第 6 课的估算结果，对数据访问的性能估算为：

请求试卷 5 万 QPS， 提交试卷 1700TPS。

三、数据结构设计

3.1 试卷存储数据结构设计

使用 redis String 数据结构

key： 课程号 + 试卷编号（根据场景，每门课程每次考试都有唯一的试卷编号）

value: 试卷内容

3.2 试卷结果存储数据结构设计

使用 redis hash 数据结构

key: 课程号 + 试卷编号

hashKey : 学校 ID + 班级 ID + 学生 ID

hashValue: 试卷答题结果（含评分结果）

四、读写流程

4.1 请求试卷时，按照 “课程号 + 试卷编号”的 KEY 向 redis 发起请求试卷；

4.2 提交试卷时，按照 “课程号 + 试卷编号”的 KEY 和“学校 ID + 班级 ID + 学生 ID”的 hashkey 提交答题结果；

4.3 老师评分时，按照“课程号 + 试卷编号”的 KEY 和“学校 ID + 班级 ID + 学生 ID”的 hashkey 提取答题结果，评分后更新数据。

五、估算集群服务器数量及性能

5.1 估算方式：

1、使用三台 sentinel 独立服务器；

2、存储分析：试卷存储量 120M 太小忽略不计，主要考虑试卷结果存储量 2.4T（按按模块四第 6 课的估算）

按 240 次考试（见 2.1 估算），则每门课每次考试的考试结果存储空间为 2.4T/(20*2*2*3) = 10G。

按一台 redis 服务器的内存为 64G 计算，每台 redis 可以存储 6 次考试结果数据，240 次考试需要 40 台 redis 服务器。同时考虑存储的高可用，每台 redis 服务器增加一个副本，共 80 台 redis 服务器（64G）。

小结：使用 40 台内存为 64G 的 redis 服务器；

3、读写性能分析：

请求试卷性能分析：每个 redis 服务器都可以部署试卷（容量较小，仅 120M），80 台 REDIS 服务器同时提供试卷读取服务，5W QPS 分布到 80 台服务器，每台 redis 承担 600 多 QPS，毫无压力。

提交试卷性能分析：每台主 redis 负责提供写服务。一台常规的 redis 服务器可提供 1W 以上的 TPS 访问，1700TPS 的性能要求也可以满足。

5.2 存储架构

存储架构图如下：

说明：

1、每个 redis 服务器都存储试卷数据，每个 redis 服务器都可提供试卷请求服务；

2、每组 redis 服务器存储 6 次考试的结果，每个主 redis 服务器可提供试卷提交服务和评分提交服务器。