作业内容

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

模块 4 第 6 课的估算结果

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

答

Redis 数据结构

试卷存储：

sorted Set 试卷

Key: 学校 ID:课程 ID:question：考试 ID

value ： "试题内容"

score： 试题序号

试卷答案存储 Hash

key： 学校 ID:课程 ID:answer：考试 ID

hashkey： 序号

value: 答案

试卷链接

String 类型

Key: 学校 ID:课程 ID:question：考试 ID

value ： CDN 试卷链接

读写分析

流量分析

1000w * 2K 大约 20G 流量 瞬时流量,对带宽要求较大，引入 cdn 提速降费，具体流程如下：

写分析

读分析

存储分析

每次考试答案占据 1KB

每次考试试题占据 2KB

合计 3KB 一张试卷。

全国高等学校共计 3005 所

每个高校约 200 门课

每个课程每年 2 次考试 （每半年 1 次）

3005X200X2X3KB < 5GB

最后使用 redis 3 台，一主两备，4 核 16GB 内存，500GB 硬盘的机器 3 台即可