作业四：学生考试系统试卷储存方案

0.题目 &背景

【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。

1.数据结构设计

采用 redis5 种数据结构中的 List 进行储存有顺序的考试题目，key 的组成为：学校_学年_学期_考试科目

2.缓存读写流程

2.1 试卷缓存写入

当试卷出题人完成出题时，可将试卷数据存入缓存中，按照 1 中的数据结构设置好 key，value 为试卷题目，需按照顺序以 json 格式存入缓存中。

2.2 试卷缓存读

考试的时候，学生登录考试系统，开始考试之后，试题内容从 Redis 缓存中根据试题的科目生成的缓存 Key 取出试题内容，可以按照下标一个一个的取出，也可以按照下标批量或者全部将试题取出，具体读出试题的规则看考试系统前端页面的展示形式来定。

3.Redis 集群规模设计

一套试卷内容（20 个判断题+20 个选择题+4 个大题）占用内存的大小的估算，假设一道判断题平均由 50 个字符组成，一个选择题和选项平均由 150 个字符组成，一个大题平均由 200 个字符组成，另外一套试卷中平均出现 20 张图片（每张图片大小 100KB），则一套试卷占用的内存：

判断题：20*50*2 = 2000byte = 2KB

选择题：20*150*2= 6000byte = 6KB

大题：4*200*2=1600bye = 2KB

图片：20*100KB=2M

所以一套试题占用的内存大小估算为：3M。

由于学生总量为 1000 万，分布在各个学校之中，每次考试学校内题目必定相同。所以假设一个学校 2.5 万人，总共有 400 所学校，一个学期 20 门课程，有两个学期且集中在某一个月内考试，所以缓存只需要储存某一年的考试题目即可，后续可持久化至 mysql 数据库中。

这样算下来总的考试题目数据量为：400*20*2*3/1024=46GB

缓存数据较大需要采用 redis 集群方式储存，一主三从的储存方式，请求压力分销至三台 slave 服务器中