【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。

【提示】

1. 性能可以有一定冗余。

2. 如果对 Redissentinel 不熟悉，请参考官方文档:https://redis.io/topics/sentinel。

1. 用户行为建模和性能估算 - 考试

【考试】

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。

  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。

• 每次考试试卷存储量：20（课）*（20（判断）*1KB+20（选择）*2KB+4（大题）*2KB）=20（课）*100KB = 2MB

• 每次考试试卷答案存储量：1000 万（学生）*20(课）*1KB（平均每个学生的答案）= 200GB

2. 存储性能需求

• 试卷请求 QPS:5 万/s （试卷存储在 Redis 中）

• 提交试卷 TPS:1700/s （学生答案存储到 HBase 中）

3. 试卷存储方案

Redis 单机性能 https://redis.io/topics/benchmarks

• TPS：2~5 万

• QPS：5~10 万

单机 Redis 足够存储试卷，但是考虑到高可用性，至少需要一主一从，并使用哨兵做自动主从切换，同时开启持久化。哨兵至少需要 3 台服务器，因此 Redis 采用一主二从。

3 台服务器复用，哨兵与 Redis 混部。

每台服务器部署一个 Redis 实例，并将其中一台配置为主，另外两台配置为从。

每台服务器同时各部署一个哨兵实例。

【数据结构设计】

考试试卷：

试卷存储直接采用 string 方式存储。

key：课程 id+试卷 id

value：json 格式存储试卷内容

【读写分析】

考试前老师将试卷录入到 Redis 中

1. 考试之前，老师选择课程，在课程中添加考试，并录入考试试卷内容，同时生成试卷 id

考试开始时学生进入课程选择考试

1. 考试开始时学生根据 课程 id+试卷 id 从 Redis 拉取试卷