题目2：2.5万人同时考试风险

题目

在java面试中，请回答问题：2.5万学生同时在指定的2小时内在线考试，分析其中的风险点，并给出一个设计方案。

核心需求：

2.5万名学生需要在同一个2小时时间段内进行在线考试。这意味着我们的系统需要同时支持25,000个并发用户，且要保证考试的公平性和稳定性。

主要风险点分析：

系统性能风险：

在考试开始时会出现流量峰值，因为大量学生会在同一时间登录系统。这可能导致系统响应变慢或服务器崩溃。同时，学生在考试过程中会频繁地进行答题提交操作，这些操作都需要及时处理并持久化存储。

基于以上风险分析，我设计了如下解决方案：

架构设计：

// 采用微服务架构，主要包含以下服务模块
public class ExamSystem {
    // 1. 用户认证服务
    @Service
    public class AuthenticationService {
        // 采用分布式session管理
        // 支持多因素认证
    }
    
    // 2. 考试服务
    @Service
    public class ExamService {
        // 试题投放
        // 答案收集
        // 考试计时
    }
    
    // 3. 数据存储服务
    @Service
    public class DataStorageService {
        // 分布式缓存
        // 数据持久化
        // 实时备份
    }
}

具体实现策略：

1. 性能保障：

• 采用分布式架构，使用负载均衡将流量分散到多台服务器
• 使用Redis集群作为缓存层，减轻数据库压力
• 实现答案自动保存机制，定期将作答数据异步写入数据库

public class AnswerSubmissionHandler {
    @Autowired
    private RedisTemplate redisTemplate;
    
    public void handleAnswer(AnswerDTO answer) {
        // 先写入缓存
        redisTemplate.opsForHash().put(
            "exam:" + answer.getExamId(), 
            "student:" + answer.getStudentId(), 
            answer
        );
        
        // 异步持久化到数据库
        asyncTaskExecutor.execute(() -> {
            persistAnswerToDatabase(answer);
        });
    }
}

扩展性考虑：
为了应对可能的规模增长，系统采用微服务架构，各个服务模块可以独立扩展。使用消息队列处理峰值流量，采用分布式缓存提升性能，实现服务的弹性伸缩。

容错设计：

• 实现服务熔断和降级机制
• 提供考试数据的实时备份
• 设计用户端的离线缓存机制，防止网络波动影响

这个设计方案考虑了大规模并发、数据安全、系统可靠性等多个方面，通过分层架构和多重保护机制来确保考试的顺利进行。方案中的每个组件都可以根据实际需求进行水平扩展，同时通过监控系统及时发现和处理潜在问题。

在实际实现时，还需要进行充分的压力测试，模拟真实考试场景，验证系统的承载能力和稳定性。同时，建议在正式考试前进行小规模的试点测试，收集反馈并优化系统。