第四次作业 设计千万级学生管理系统的考试试卷存储方案

一.存储性能分析汇总

1.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（逐年增长）

2.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

综上可得

在校学生考试结果存储：2.4T，

离校学生考试结果存储：每年增长 0.6T

试卷请求 QPS：5 万/s（读）

提交试卷 TPS：1700/s

二、存储架构选择逻辑

2.1 提交考试结果存储

单机能否存储所有考试数据 2.4T（而且随着时间推移，该数据会不断递增），不能。是否考虑分区部署，暂不考虑。那么采用分片架构。

老师批阅考试结果，采用 mysql 分库分表的架构。学生提交、查询考试结果采用 Hbase 集群。老师通常需要对学生的考试成绩进行分析、汇总。老师关心相关课程的考试情况，这是进行分库分表的依据。此外，为了区别学生维度，另 copy 一份数据到 Hbase 集群里，来支持学生提交和查询。

对于四台 32 核主机每秒插入 70000 条数据，Hbase 集群足以支撑 1700/s 的需求

2.2 请求试卷

单机能否支持存贮考试试卷信息，可以。单机能否支持读性能，可以。是否支持自动切换，考虑到系统的高可用，最好支持。综上考引入 redis sentinel 主--从架构。

三、redis 数据结构的设计

试卷信息采用 List 结构，

key（考试试卷基本信息）："Grade2::Math::FinalExam"

value(考试题目)：

{

"exam_question_id": 1, // 试题序号

"exam_question_content": "试题问题 1", //试题内容

"exam_question_type": 1, //试题类型: 1:单选题

"options": "{"A":"选项 A 内容","B":"选项 B 内容","C":"选项 C 内容","D":"选项 D 内容"}" // 选项,

}.....

四.redis sentinel 的设计

查阅相关文献可知，在不进行批量获取数据的时候，也就是每次发送一个 key 获取一个值的方式处理，windows 系统的基本处理能力只在 1100 条左右，而 linux 环境快于 window 环境，每秒能处理 4000 条左右的数据。采用 linux 系统，为应对 5 万/s 的读取量，大约需要 15 个节点的 slave。