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。

一、Redis 数据结构设计：

1、试卷题目存储数据结构设计

•      使用 redis String 数据结构 

•      key： 课程号 + 试卷编号（根据场景，每门课程每次考试都有唯一的试卷编号）

•      value: 试卷内容

2、试卷答案存储数据结构设计

•      使用 redis Hash 数据结构 

•      hashKey： 课程号 + 试卷编号

•      hashValue：试卷答案。

二、读写流程

1、将考试题目，考试答案存储在 HBASE。

2、Redis 中存储当天的考试题目，及考试答案（只含选择题、判断题答案）。

3、考生考试时先从 redis 里读取考试试题并返回页面展示。

4、考生答题完成后提交试试卷，插入该考生答题记录，具体答题信息写入 HBASE，异步触发对比选择题答题、判断题答案，并将结果写入对应考生考试记录中。

5、老师评分，查询 HBASE，将提取填空题和问答题进行评分，并将结果同步到 HBASE 及 MySQL 中。

三、性能估算

1、试卷请求 QPS 高达 5W/s，而单台 Redis QPS 可达 8W/s。因此需要考虑对试卷内容进行缓存，同时评估缓存容量。

2、根据网上查询：全国大致 3000 大学，500 专业课，平均每个学校估算开设 100 个专业，考虑到每个院校专业试卷不一样，一次考试生成大约 30W（3000 所院校*100 门专业）套试卷，每天大约 1.5W 套（30W 试卷/20 天）试卷，每天存储大约为 1.5G（1.5W 套*100KB），，考虑到单台 Redis 数据量内存为 2-4G，因此 Redis 缓存无需考虑缓存分片，单机存储即可，考虑到高可用需要，Redis 最终方案选择为 Redis Sentinel（两台 Redis：一台主 Redis，一台从 Redis。Sentinel 服务器为三台）。