设计千万级学生管理系统的考试试卷存储方案

1、估算性能

用户量预估：1000 万

关键行为：1、试卷存储。2、学生考试。

假设每门学科每年 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（答案 200 字以内），考试结果永久保存，在校学生能够看到自己曾经的考试结果，则考试结果记录的存储量为：

• 在校学生：1000 万 * 20（课）* 2（考试次数） * 1000（答案）* 2（学期） * 3（只有前三年考试）= 2.4T。

• 离校学生：每年 250 万，存储量为 0.6T。

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，由于考试集中在上午 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，因此估算如下：

• 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。

试卷本身数量并不会太多，写入频率很低，但是读取要求很高，会达到 5 万/S，所以试卷存储方案是一个低数据量低写入高读取的存储系统。

2、Redis 存储设计

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

使用 Hash 数据结构，每科课的试卷相互之间联系不大，但是需要能快速找到这门功课的试卷，提高查询效率，所以使用 Hash 数据结构，key 为学年学期科目比如 2021 年 1 学期语文，value 为考试试卷的具体内容。

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）

写流程：老师编写完试卷后保存数据库，redis 主服务器从数据库读取试卷，redis 主服务器向所有从服务器同步。

读流程：学生进入考场，根据学生学号判读出学年学期和此次考试的相关科目，得到试卷的 key，通过 key 去试卷存储系统拿到试卷。

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

4GB 集群版已经能达到 160000QPS 已经能满足我们 5 万 qps 的性能要求了，sentinel 需要 2n+1 的服务器数量，所以我们使用 4GB，2 核处理器的 3 台服务器来搭建 Redis sentinel。