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:

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

• 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)。

• 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 Redissentinel 不熟悉，请参考官方文档:https://redis.io/topics/sentinel。

1、Redis 的数据结构设计

考试试卷：

试卷存储直接采用 string 方式存储。

key：试卷 KEY 设计: EX_学校代码_院系代码_年_学期_课程代码

value：json 格式存储试卷内容

2、读写流程

试卷写入：

1、老师登录管理系统，并选择课程、学期再上传试卷。

2、根据课程关联所属的院校、院系信息并根据当前时间计算学年、学期。

3、打包试卷并包含院校、院系、课程、学年、学期等信息发送给试卷系统。

4、试卷系统根据 3 的基础信息生成 key、试卷内容为 value 写入到 Redis。

试卷读取：

1、学生登录管理系统，选择考试的课程。

2、根据用户选择的课程以及时间关联院校、院系、学年、学期等信息。

3、系统根据 key 从 Redis 读取试卷信息。

3、计算 Redis sentinel 集群的服务器数量和性能。

针对学生请求试卷数量大概估算

• 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。

• 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/每秒。

• 每次考试试卷存储量：20（课）*（20（判断）*1KB+20（选择）*2KB+4（大题）*2KB）=20（课）*100KB = 2MB

• 每次考试试卷答案存储量：1000 万（学生）*20(课）*1KB（平均每个学生的答案）= 200GB

Redis 单机性能：

• TPS：2~5 万

• QPS：5~10 万

单机 Redis 足够存储试卷，但是考虑到高可用性，至少需要一主一从，并使用哨兵做自动主从切换，同时开启持久化。哨兵至少需要 3 台服务器，因此 Redis 采用一主两从。