架构实战 模块四作业

0. 作业要求

1. Redis 数据结构设计

1.1. 考生读取试卷

试卷在 redis 中采用字符串数据类型，设计思路如下：

• 虽然有 1000 万学生要进行考试，但是考卷的类型要远远小于这个数量级，课程英文名称:试卷模板 ID 作为 key

• 将考卷的试题内容处理为 JSON 字符串，作为 value

• 并设置为期 2 小时的过期时间

set mathematics:20220109001 '[{\"题号\":1,\"类型\":\"判断题\",\"题目\":\"redis处理速度快，是因为采用了多线程\",\"答案\":\"\"},{\"题号\":2,\"类型\":\"选择题\",\"题目\":\"以下哪一个不是redis处理速度快的原因：A-内存访问 B-非阻塞IO C-单线程 D-多线程\",\"答案\":\"\"},{\"题号\":3,\"类型\":\"简答题\",\"字数限制\":200,\"题目\":\"以下哪一个不是redis处理速度快的原因：A-内存访问 B-非阻塞IO C-单线程 D-多线程\",\"答案\":\"\"}]' ex 7200

1.2. 考生提交试卷时

试卷在 redis 中同样采用列表（即 list）数据类型，设计思路如下：

• lpush + brpop，将 redis 当做队列使用

• 提交试卷时，只进行试题答案的提交，课程英文名称:日期 yyyymmdd 作为 key，考卷的答案处理为 JSON 字符串，作为 value

lpush mathematics:20220109 '{\"20220109001:990411005\":{\"1\":\"错\",\"2\":\"D\",\"3\":\"1、纯内存访问，Redis将所有数据放在内存中，内存的响应时长大约为100纳秒；2、非阻塞I/O，Redis采用epoll作为I/O多路复用技术的实现，再加上Redis自身的事件处理模型将epoll中的连接、读写、关闭都转为事件，不在网络I/O上浪费过多的时间；3、单线程避免了线程切换和竞争态的消耗\"}}'
brpop mathematics:20220109 0

2. 读写流程

2.1. 考生读取试卷

• 浏览器：考生登录学生管理系统

• 浏览器：选择当日考试科目，点击访问

• 后台应用：接到请求，根据前台提供的学生信息、考试科目信息，生成 key 课程英文名称:试卷模板 ID

• 后台应用：根据 Redis Sentinel 访问 Redis 数据库，获取考卷

• 浏览器：得到考卷内容，浏览器进行渲染，生成考卷

2.2. 考生提交试卷

• 浏览器：考生提交考卷，浏览器仅将学生信息、考试科目信息、试卷答案提交给后台

• 后台应用：接到请求，根据前台提供的学生信息、考试科目信息，生成 key 课程英文名称:试卷模板 ID:考生学号

• 后台应用：根据 Redis Sentinel 访问 Redis 数据库，保存本次考试结果

• 浏览器：得到考卷保存提示

3. 服务器数量和性能

• Sentinel 服务器，3 节点，4C 8G

• Redis 服务器，3 节点，4C 32G

• 读取试卷，每秒 5 万的 QPS，3 个节点读写分离，单机平均每秒 1.7 万/QPS 的请求，可以满足

• 提交试卷，每秒 1700 的 TPS，单机性能是足以满足的