【架构实战营】第 4 模块作业

【作业题目】

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：

1）完善 Redis 的数据结构设计，明确具体使用哪种 Redis 数据结构

2）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）

2）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

【作业内容】

【为什么用 Redis sentinel】

考试试卷存储，主要用于以下两个场景：

1.老师在考试前提交试卷内容；

2.学生在考试前一分钟读取试卷内容；

根据实战案例中的估算：

第一项是写请求，每张卷子只需要上传一次，可以不考虑 TPS；

第二项是读请求，峰值很高，QPS=5 万/s；

由于读请求峰值很高，使用 Redis sentinel 实现读写分离，并能充分利用 Redis 的性能优势。

【数据结构设计】

Redis 的数据结构使用使用 Sorted set，有序但不重复，用提交时的题目序号作为 score。

数据结构设计如下：

Key：学校 ID + 考试 ID

数据类型使用 Sorted set：以题目类型作为 score，如选择题 1, 判断题 2, 大题 3

如：

1.1: 选择题 1 题目

1.2: 选择题 2 题目

2.1: 判断题 1 题目

2.2: 判断题 2 题目

3.1:大题 1 题目

这样做的好处是可以自动排序，并且可以自动扫描去重。

【读写流程】

1. 老师提交试卷内容，新建一个 key，将考试内容写入存储

2. 学生请求试卷内容，通过查询 Key，以 score 升序排列，读取试卷内容。

【服务器数量和性能】

单个 Redis 服务器能承载的 QPS 在 5 万/s 左右，因此需要三台服务器。

一台 Master 主数据节点，一台 slave 从数据节点，一台 Sentinel 监控服务器。

从节点能够分担读请求，如果一个主节点没有按照预期工作，Sentinel 会开始故障转移过程，把一个从节点提升为主节点。

请求试卷峰值：

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

Redis sentinel 能够承担 5-10 万/每秒的 QPS。