设计千万级学生管理系统的考试试卷存储方案

前言

本文是某大型学生管理系统考试子系统的一部分：试卷存储方案设计文档，用于指导系统后续开发、测试、运维

1. 业务背景

考试系统作为教学工作中的一项重要的环节，信息化已经成为趋势，在线考试也成为了学生管理系统的必备模块之一。本文主要针对已有学生管理系统设计考试模块的存储部分功能。

2. 用户行为建模

2.1 存储量分析

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。按照 2 倍存储量进行规划，即 5T 存储设计

• 离校学生：每年 250 万，存储量为 0.6T。按照 2 倍存储量进行规划，即 1T 存储设计

每年考试部分总存储量为 6T

2.2 请求量分析

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。

假设部署 10 台实例，5 万 / 10 = 5000/每秒

3. 详细设计

3.1 核心流程

请求试卷

提交试卷

3.2 存储结构

redis：

模型：Redis Sentinel

数据结构：linked list

K-V 设计：

key：学校 id + 考试 id + 版本号

value：习题 id+习题内容

Hbase：

Key：学校 ID + 学号 ID + 考试 ID。

Column Family：exam。

Column：result，score，其中 result 是 JSON 格式。