0.背景知识

1.数据结构设计

Redis 中常用的 5 种数据结构：字符串、List、Hash、Set、SortedSet。

考试的试卷内容，试卷确定之后，一般是不会变化的，再就是考试的试题是按照顺序进行排序的，所以试卷内容采用 List 数据结构进行存储，缓存的 Key 由学校 Code+学年+学期+考试科目 Code，每一项信息之间通过下划线“_”分隔开，比如 2021 学年下学期清华大学（学校 code：010001）计算机组成原理（课程 code：10086）科目考试的 Key 为：

010001_2021_02_10086

2.缓存读写流程

2.1 试卷缓存写

试卷缓存写入的时机，当出卷人确定试卷之后，录入系统之后，生成一条 List 数据结构的缓存，缓存 Key 按照 1 中设计的数据结构生成，缓存 Value 将试题按照题目顺序转换成 json 结构保存到 List 中。

2.2 试卷缓存读

考试的时候，学生登录考试系统，开始考试之后，试题内容从 Redis 缓存中根据试题的科目生成的缓存 Key 取出试题内容，可以按照下标一个一个的取出，也可以按照下标批量或者全部将试题取出，具体读出试题的规则看考试系统前端页面的展示形式来定。

3.Redis Sentinel 集群规模

一套试卷内容（20 个判断题+20 个选择题+4 个大题）占用内存的大小的估算，假设一道判断题平均由 50 个字符组成，一个选择题和选项平均由 150 个字符组成，一个大题平均由 200 个字符组成，另外一套试卷中平均出现 10 张图片（每张图片大小 1M），则一套试卷占用的内存：

判断题：20*50*2byte = 2000byte = 2M

选择题：20*150*2byte = 6000byte = 6M

大题：4*200*2byte =1600bye = 2M

图片：10*1M=10M

所以一套试题占用的内存大小估算为：20M。

按照每个学校平均 4 万人来算，1000 万学生，分散在 250 所学校中，每个学生每学期平均学习 20 门课程，前 3 年的学生都需要考试来计算总的试题数量：250*20*3=15000，即 15000 门课程。

因为试卷的缓存只需要在考试阶段保存，考试结束之后，缓存就可以删除了，所以每年只需要在学期末考试的时候将试题内存保存在缓存里，只需要算一个学期的试卷大小即可，这样算下来，总的试卷缓存大约是：15000*20M/1024 = 300G

根据请求试卷的 QPS 为 5 万/秒，再加上缓存的数据量比较大，Redis 集群采用一主三从的集群规模，将读请求压力分散到 3 台从服务器中。