千万学生管理系统之考试模块存储架构设计

用户行为建模和性能估算

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。

考试存储架构设计

试卷存储方案设计

试卷数据结构设计

key：年级 ID + 科目 ID

value：一道道题目

采用 redis 的 list 的数据结构

读写流程分析

1、教师上传试卷

• 教师发起上传试卷，试卷存储在 redis 集群中，供学生获取试卷访问

• redis 保存成功后，再通过 mysql 进行存储，便于后期查询试卷

2、学生读取及提交试卷

• 由于学生开始考试时试卷读取可达 5 万/每秒，所以通过 redis 集群进行试卷获取

Redis sentinel 服务器数量及性能

QPS 最高 5W/S，TPS 最高 1700/S，Redis 单机读写性能可达 10W/S，考虑到高可用，采用 Redis sentinel 的架构，一主两从，三台 sentinel