前言

本文是就千万级学生管理系统的考试试卷存储方案进行设计和说明。

词汇表

Redis：Redis（Remote Dictionary Server )，即远程字典服务，是一个开源的使用 ANSI C 语言编写、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value，并提供多种语言的 API。

Redis sentinel：Redis Sentinel 为 Redis 提供了高可用解决方案。

1、业务背景

千万级学生管理系统学生人数为 1000 万，每个学生平均一学期有 20 门课程，每年有 2 次考试，每次考试有 20 道判断题、20 道选择题，4 道大题，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。

基于以上场景进行设计，千万级学生管理系统存储架构分为了三种：试卷采用 redis sentinel 的模式，老师试卷分析采用 mysql 分区的模式，学生试卷则采用 HBase 进行存储。

本文要重点讨论的是 redis sentinel 的设计部署方案。

2、约束和限制

无

3、总体架构

3.1 架构分析

试卷采用 redis 的主要原因是 TPS 比较大，redis sentinel 支持主从的模式，因此性能比较好。另外，考试时间是一定的，需要系统具备较高的高可用性。redis sentinel 是 redis 官方提供的高可用解决方案。

3.2 总体架构

redis 支持 String、List、Set、Sorted Set、hash 以下五种类型。

试卷采用 hash 的形式进行存储，key 为考试的期数+科目，value 为试卷中所有的题目。

redis 读写流程为：

1、考试开始之前，管理后台通过 redis 客户端将试卷内容写入 redis；

2、考试开始时，学生在考试管理系统中从 redis 读取试卷内容；

3、考试管理系统根据从 redis 中读取的 value 值进行解析，并将试卷内容展示出来。

经上网查询：

以下系统参数配置，常用的 GET/SET/INCR 等命令，都在 8W+ QPS 以上。

• 系统 ：CentOS 7.6 64 位

• CPU ：4 核

• 内存 ：8 GB

• 磁盘 ：40 GB ESSD 云盘

• Redis ：5.0.5

为保障冗余性，采用 8 核、16G 内存，80GB ESSD 的云盘。