作业

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：

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

• 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）。

• 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。

存储方案

性能估算

【已有信息】

1. 每门考试 20 判断题、20 选择题、4 道大题；

2. 试卷请求 QPS：5 万/s；

【估算】

1. 假设有 1000 个学校，每个学校每学期每次有 100 门课程需要考试；

2. 假设每道判断题 100 个字，每道选择题 200 个字；每道大题 500 个字；

由此可估算出：

• 试卷数量：1000（学校）*100（课）= 10 万；

• 每张试卷大致需要存储空间：(20*100 + 20*200 + 4*500) ✖ 3（字节，UTF8 编码）≈ 24KB；

• 若对文本采用压缩算法，因文本压缩比可达到 2 以上，所以每张试卷大致需要存储空间 12KB；

• 试卷所需存储空间：10 万 ✖ 12KB ≈ 1.2 GB。

数据结构

• 使用 list 存储试卷；

• Redis key：学校 ID + 课程 ID + 第几次考试；

• value：将一道道试题分别插入到 list 中。

读写流程

根据 学校 ID + 课程 ID + 第几次考试 从 Redis（主从皆可） 读取试卷内容，

若一次性读取，则 12KB（假设为压缩后的试卷） ✖ 5 万/s = 600MB/s，出口流量太大，

所以试题采用 list 存储，可以实现按题读取，降低系统压力。

服务器数量

请求试卷大致 5 万 QPS，Redis 单机性能大致 5 ~ 10 万 QPS，且采用进程内缓存，请求不会全部达到 Redis 节点上。

1.2GB 数据可以全部存在一台 Redis 内存中，不需要数据分片。

考虑到高可用的问题，且 Sentinel 节点最少需要 3 台独立服务器。

所以需要 6 台 Redis 服务器，一主两从三哨兵。