模块四 - 考试试卷存储方案

设计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。

【提示】

1. 性能可以有一定冗余。

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

架构实战训练营模块四作业

原文链接： https://xie.infoq.cn/article/4a0df794563fd582b9f0c3ac9

一：系统约束

根据前期业务分析及估算，本文的主要约束有：

1）用户量估算：1000 万

2）考试结果记录存储量：

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。

3）试卷的存储访问：

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，且氢气试卷集中在考试开始的前一分钟，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。

总结如下：

1.在校学生考试结果存储：2.4T；

2.离校学生考试结果存储：每年增长 0.6T；

3.试卷请求 QPS：5 万/s

4, 提交试卷 TPS：1700/s

二：存储方案设计：

考试系统整体存储架构图如下：

这里我们采用 Redis sentinel 用来存储试卷，并提供试卷数据的访问。

接下来我们将细化 试卷存储部分的数据存储方案。

三：试卷存储和访问。

Redis 是开源的高性能内存 key-value 数据库，可以提供食物和持久化支持，并提供 TTL（time to life)服务。

在本系统中， 根据业务查询特征，我们设计如下：

1.key 中应该包含的信息包括，考试日期，学校 ID，年级（班次）ID， 课程 ID。

2.value 中应该包含试卷的具体内容。

key, 采用 Redis 中的 List

value, 为了方便前端服务加载，及扩展和可读性，采取 json 数据格式。

四：读写流程

老师在后台管理中提交试卷题目，按照 Key = 考试日期，学校 ID，年级（班次）ID， 课程 ID ，Value 为具体试卷内容保存到 Redis 中。

考生在加载考试试卷的时候，根据考试日期，学校 ID，年级（班次）ID， 课程 ID， 寻找 Redis 中保存的 Value 值，将 Value 值返回。