1. 考试试卷存储-性能估算

假设在校学生数量总共为1000万，每个学生平均一学期20门课，考试都采取机考的方式，安排在某一个月内。考试的时候主要分为请求试卷、提交答案两大步骤，中间答题过程浏览器本地完成。考试集中在上午4小时和下午4小时，请求试卷操作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：

1、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。

请求试卷 QPS约为：5万/s。

2、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。

提交试卷 TPS约为：1700/s。

2. 考试试卷存储方案设计

2.1 请求试卷场景存储方案设计

1、数据结构设计

Key：Paper + 年度（四位年份：2022） + 学期（01-第一学期、02-第二学期等）+ 学校ID + 课程ID + 试卷ID

Value：String类型，使用JSON字符串存储试卷中的所有试题信息，读取后可以比较方便的分解成不同的试题，并显示在浏览器中。

2、请求试卷操作分析

待读取试卷存储在Redis中，Reids采用一主二从部署结构，主从服务器均提供试卷读取功能。每台Redis服务器的处理能力在5-10万QPS，故可以支撑试卷请求的需求。

2.2 提交试卷场景存储方案设计

1、数据结构设计

Key：Paper + 年度（四位年份：2022） + 学期（01-第一学期；02-第二学期）+ 学校ID + 课程ID + 试卷ID + 学号ID

Value：String类型，使用JSON字符串存储试卷中的所有试题信息及学生的答案。

2、提交试卷分析

试卷提交后存储在Redis主服务中。每台Redis服务器的处理能力在5-10万TPS，故可以支撑试卷提交的需求。

3. 考试试卷存储读写流程

一、请求试卷

1、学生登录后，请求对应课程的试卷，系统根据年度、学期、学校ID、课程ID和试卷ID生成Key值，从Redis中查找对应的试卷信息。

2、Redis从服务器根据key值查找对应的试卷信息（String），并返回。

3、系统解析试卷信息（String，JSON格式），并格式化后，返回给浏览器。

二、提交试卷

4、学生在浏览器中阅读试卷，答题后提交。

5、系统根据根据年度、学期、学校ID、课程ID、试卷ID和学号生成Key值，根据试题和答题结果生成JSON字符串，作为Value，提交到Redis进行保存。

6、Redis主服务器根据key值保存包含答题结果的JSON字符串，并自动复制到从服务器，然后返回存储完毕。

7、系统检查是否为最后一题，如果是最后一题，则询问是否继续答题，如果不是最后一题，那么跳转到步骤4展示试卷，以便继续答题。

（如果步骤6中，提交试卷不成功，系统应该多次重试，如果多次重试仍不成功，则将失败信息返回给浏览器。）

8、学生选择是否继续答题，选择是则跳转到步骤4展示试卷，以便继续答题，选择否则答题结束。

4. Redis sentinel 集群架构设计

考虑到Redis单服务器性能在5-10万TPS，因此采用一主二从三哨兵的部署架构，共部署3台服务器。Redis的一主二从三个服务各自独立部署，每个服务分别部署在一台服务器上。三个哨兵分别与Redis的主从服务部署在一起，如下图所示：