架构实战营 - 模块四作业

学生考试管理系统存储方案需求分析

假设有 1000 个学校，每个学校 100 门需要考试课程，一共 4 个年级（8 学期），每学期 2 次考试，每次考试有 3 套备选试卷。同一科目两次考试直接时间间隔较长，可以只考虑一次考试所需存储空间。

假设每张试卷 20 道判断题，每题 100 个字；20 道选择题，每题 200 字；4 道大题，每题 200 字。

• 试卷数量：1000（学校）*100（课）*3（备选卷） = 30 万

• 每张试卷大致需要存储空间：（20*100 + 20*200 + 4*200）*2 ≈ 15KB

• 试卷所需存储空间：30 万*15KB ≈ 5GB

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

存储结构

• 使用 Hash 存储试卷

• Redis key：学校 ID+年级+课程 ID

• Hash key：试卷 ID

• Hash value：直接将内容用 json 序列化后存储为 String 类型

• 过期时间：考试结束后

读写流程

根据 学校 ID+年级+课程 ID 从 Redis（主从皆可） 读取整个 Hash 内容，然后随机一张试卷返回

性能预估

请求试卷大致 5 万 QPS，Redis 单机性能大致 5 万 QPS，由于请求数据较大（3 张试卷 45K），性能有一定程度下降，需要一主一从两台 Redis。

考虑 Redis 可能发生故障，无法提供服务，剩下的服务器要能满足性能需求，需要额外一台 Redis 服务器。

综上，需要 3 台服务器，一主两从。

容量预估

5G 数据可以全部存在一台 Redis 内存中，不需要数据分片。