第四模块作业 - 设计千万级学生管理系统的考试试卷存储方案

性能分析

存储量：

• 每学期 20 门课 20 道选择 20 道判断 4 道答题

• 假设平均每道题加序列化标点共 1000 字符

• 一年试卷存储量为：2 次*20 门*（20 选择题+20 判断题+4 答题）*1000 字符/1024/1024 = 1.7MB

读写性能需求：

• qps 5w/s

• tps 1700/s

选择存储系统

• Redis sentinel

设计存储方案

Redis 数据结构

• 分析：

单张试卷体积 （20+20+4）*1000/1024 = 40kb

试卷全部内容序列化，并做压缩处理可以缩小到 5~10kb

5-10kb 会影响 redis 性能，所以需要进一步做拆包（每包 1kb 以内）

• 方案：

试卷编号 + 拆分包序号为 key （XXAAA-1,XXAAA-2...）

value 为拆分后的包

按次方案存储，访问量会有 5-7 倍的增加，qps 5w -> 25w

具体的读写流程

• 写流程

• 试卷上传或编辑后保存到数据库

• 发布试卷时，提取数据库单张试卷全部数据，并进行压缩和拆包

• 拆包后按规则存入 redis

• 如需修改试卷，需要重新发布

• 读流程

• 学生浏览器登录后，进入准备考试页面，得到试卷编号及此试卷拆包的数量

• 开始考试后，浏览器访问服务器计算节点，获取试卷

• 计算节点通过试卷编号及包数量到 Redis 获取试卷全部内容，解压缩

• 计算节点本地缓存解压缩后内容 1 分钟，可控制 redis 读取性能在 3w/s 以内

• 前端获取到试卷内容，并显示试卷内容

Redis sentinel 服务器数量和性能

4 核 8g 服务器 单机性能约为 3-5w

本项目使用三台 4 核 8g 服务器，一个 master 两个 slaver

并分别在三台服务器部署 sentinel