千万级学生管理系统的考试试卷存储方案

1.        用户量预估：

假定给教育部做系统，学生估计为 1000 万

2.        用户行为建模和性能估算- 考试

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。

存储性能需求汇总：

1. 在校学生考试结果存储：2.4T；

2. 离校学生考试结果存储：每年增长 0.6T；

3. 试卷请求 QPS：5 万/s；

4. 提交试卷 TPS：1700/s。

数据结构设计：

采用 Hash 存储考试试卷，hash 的 key 为：学校 ID +课程 ID+试卷 ID， hash 的 value 为试卷内容。

读写流程：

1.      试卷存储：老师提前上传试卷，试卷内容为一个 object，试卷的 id 为学校 ID +课程 ID+试卷 ID 的组合。

2.      试卷读取：学生考试时通过 key，直接获取试卷内容。

所需 Redis 集群的服务器数量和性能：

Redis 理论上单机支持 10 万 QPS，3 万 TPS，这里试卷请求 QPS 是 5 万，提交试卷 TPS 只有 1700.因此只要一台主机，考虑到高可用，再配置两台从机，总共 3 台服务器