一、Redis 数据结构设计

key: 学校 ID+课程 ID+考试时间，例如 1001200120240401，代表学校 ID 为 1001，课程 ID 为 2001，时间为 20240401

value: String，存储 Json 序列化字符串，示例如下

二、读写分析

1、考试前 3 天，教师上传试卷内容和标准答案，key-value 存储即可

2、学生下载试卷，通过 key 获取试卷内容即可

三、服务器数量和性能评估

1、用户量估算

学生 1000 万

2、用户行为建模和性能估算

a. 试卷上传

假设平均一所大学 5 万人，1000 万学生对应的学校数量是：

1000w / 5w = 200

每个学校假设 100 个专业，每个专业假设 20 门课程，则每次考试对应的试卷数量是：

200 × 4（年级） × 100 × 20 = 160w

一个试卷 20 个判断题、20 个选择题、4 个问答题。

假设判断题 50 个汉字、判断题 100 个汉字，问题题 300 个汉字

在编码方式使用 utf-8 情况下，每个汉字占用 3 字节，单试卷的存储量为：

（20 × 50 + 20 × 100 + 4 × 300）× 3 = 12600byte ≈ 13K

单次考试总存储量为：

160w × 13K = 20.8G ≈ 20G

试卷一般在考试前三天录入系统，根据二八法则，假设 80%的试卷在 20%的时间录入系统，TPS 为：

160w × 80% / (3 × 24 × 60 × 60 × 20%) ≈ 25/s

b. 试卷下载

课程已计算出：5w/s

综上所述，单次考试总存储量为 20G，Redis 机器可以使用 32G 内存机器。单机 Redis 机器支持的 TPS 是 5~10w，因此理论上单机的并发就可以支撑业务，考虑到高可用，最终使用一主一从的部署架构，此外还需要 3 台机器部署哨兵节点。所需的服务器数量和性能如下：

• 4C32G100G 两台

• 2C4G50G 三台