架构实战营模块 4 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:
• 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 Redis sentinel 不熟悉,请参考官方文档:https://redis.io/topics/sentinel。
1 存储性能估算
1.1 用户量预估
在校生 1000 万
离校生 250 万
1.2 用户行为建模
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。
1.3 性能需求估算
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
2 存储系统选择
8G16 核 1T 单机服务器,Reids 读写性能...
1 单机不能支持所有数据的存储,通过分片架构进行存储
2 单机能支持写性能和读性能,为了防止数据丢失、主机换了自动进行切换,通过 3 台 Redis Sentinel + 2 台主从服务器
3 存储方案设计
3.1 存储方式
试题:试题不能重复,redis 的集合形式存储
试卷:试卷中题目是有先后顺序的,可以通过 redis 的有序集合的方式存储
学生的答卷:通过 redis 的列表进行存储
3.2 架构图
基于时间进行范围分片:试卷一般都集中在一段时间内完成,通过该形式可以快速的进行范围查询,且方便扩容
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