淺談短鏈的設計

背景

目前在很多場景下，都需要短鏈，尤其是涉及到一些 URL 下發的邏輯。之前做小馬 AI 課的業務時，銷售通過短信下發的鏈接就是一個短鏈。爲什麼需要短鏈呢？考慮到一個 URL 上有 path、query 等參數，各種參數拼接在一起就成了一個長不拉幾的字符串。

在很多社交平臺上，對於發送的文本是有長度限制，過長的 URL 很容易被截斷，然後觸達就無效了。當用戶收到一個短鏈，心情可能更加愉悅：

短鏈組成

知己知彼百戰百勝，先來看看一個短鏈有哪些信息。

協議 + 域名 + path，協議可以直接忽略。域名是必須的（廢話），並且足夠短，否則的話就變成了長的短鏈（挺傻的）。最後 path 的部分纔是關鍵，看起來是一個由 6 個字符組成的字符串，並且字符的範圍是大小寫字母 + 數字。

足夠短的域名需要什麼條件？大概率錢夠就行。涉及到錢的部分，這裏就不深入探究了。所以來研究一下這個 path 的生成。

Path 的生成

獲取一個序號

哈希算法

Path 的其中一種方式就是通過哈希算法計算得到。常見的哈希函數有 MD5、SHA1 等大家常見的加密型哈希算法，也有 HighwayHash、MurmurHash 等非加密型哈希函數。以 MurmurHash 爲例，目前已經迭代到 MurmurHash 3，能夠產生 32bit 和 128 bit 的哈希值，並且對於規律性較強的 key，隨機分佈的特徵表現的很不錯。

不過哈希衝突是不可控的，我們雖然有 N 種解決哈希衝突的方式，但是會增加整個系統的整體複雜度。

自增 ID

也可以維護一個 ID 自增生成器，對於每一個長鏈生成 1、2、3 等自增的序號，然後把長鏈和序號的映射保存在數據庫裏面，然後得到如 https://fake.short/1、https://fake.short/2 等短鏈。考慮到單機容易造成單點故障，所以一般都是分佈式的 ID 生成器。

Mysql 自增

假設有 10 臺 Mysql 服務器，每一臺初始值分別爲 0……9，然後每生成一個需要就遞增 10，這樣確保這 10 臺 Mysql 服務器產生的 ID 不重複。但這個方案缺點比較明顯，就是 ID 是有跡可循的，爬蟲的可以順着順序依次請求得到；水平擴展不容易，如之前約定 10 臺機器，每臺機器生產的步長是 10，如果需要增加一臺機器，比較困難；數據庫壓力還是很大，每次獲取 ID 都得讀寫一次數據庫，只能靠堆機器來提高性能。

基於雪花算法

SnowFlake 是 Twitter 公司採用的一種算法，目的是在分佈式系統中產生全局唯一且趨勢遞增的 ID。

第一位佔用 1bit，其值始終是 0，沒有實際作用。2. 時間戳 佔用 41bit，精確到毫秒，總共可以容納約 69 年的時間。3. 工作機器 id 佔用 10bit，其中高位 5bit 是數據中心 ID，低位 5bit 是工作節點 ID，做多可以容納 1024 個節點。4. 序列號 佔用 12bit，每個節點每毫秒 0 開始不斷累加，最多可以累加到 4095，一共可以產生 4096 個 ID。

SnowFlake 算法在同一毫秒內最多可以生成 1024 X 4096 = 4194304 個全局唯一 ID。

國內也有不少基於（類）雪花算法的開源分佈式唯一 ID 生成器：

  1. UidGenerator

由百度開源的分佈式 UID 生成器。https://github.com/baidu/uid-generator

  1. Leaf

Leaf 是美團開源的分佈式 ID 生成器，能保證全局唯一，趨勢遞增，但需要依賴關係數據庫、Zookeeper 等中間件。https://tech.meituan.com/2017/04/21/mt-leaf.html

進一步縮短

如果我們得到『1536389934』這個序號的話，看起來還是有點長，如果想進一步縮短，可以把十進制數轉換成 62 進制數。然後就得到一個比原序號更短的 ID 了。

爲什麼要用 62 進制轉換？

重定向是 301 還是 302

衆所周知，301 是永久重定向，瀏覽器會把重定向後的地址緩存下來，下次訪問的時候，就不會向原地址發起請求；按理來說通過 301 的重定向性能會更好，對服務的壓力也更小。

但是，正因爲 301 會在瀏覽器中有緩存，所以服務端就沒辦法知道有多少用戶是通過這個短鏈訪問的，在現如今什麼數據都可以分析一波的時代，這些數據的缺失，就失去了分析活動的能力。所以一般都通過 302 進行重定向，便於記錄使用的數據，稍微增加點 Server 的壓力。（沒有什麼是不能通過加機器解決的

參考資料

https://juejin.cn/post/6990275533057556494

https://tech.meituan.com/2017/04/21/mt-leaf.html

https://zhuanlan.zhihu.com/p/85837641

https://www.zhihu.com/question/29270034

https://www.zhihu.com/question/20103344

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來源：https://mp.weixin.qq.com/s/KtLbCClA_k54Ew08bp0jSg

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