短链的思考

曾经终败给现在 2022-10-15 10:51 108阅读 0赞

# 背景 #

周末在和同学吃饭的时候提到了短链，短链不是我们常说的http长链接、短链接，而是一个短url。在日常生活中其实经常能看到短链，比如收到推广短信里面的链接，为了节省费用，往往都是以短链形式存在。因此，短链是一个非常有意义的服务。

那么，如果要设计一个短链系统，需要考虑哪些东西呢？

# 需求 #

作为短链，最基本的要求就是要能跳转、跳转正确了，因此第一个需求，短链需要保证不重复。

再提高些要求，点击短链后会去一个目的地址，这个跳转要快一些，不然用户等待久了也会失去耐心，因此第二个需求是短链跳转要低延迟。

再讲究点，短链的生成也要快，不然生成的慢也影响发放效率。因此，对于一个短链服务，目标大概如下：

*  短链不存在重复
 *  短链跳转低延迟
 *  短链生成低延迟

# 实现 #

## 1. 短链不重复 ##

说起不重复，我们往往会想到uuid、哈希、雪花算法，这些其实也对应业界常用的方案。

哈希：

生成长链对应的哈希值（可通过64Bit MurmurHash，url签名冲突率非常低），进行编码后即可得到短链。但是需要注意，哈希算法都存在collision问题，我们可通过简单的手段避免。如在db中存储长短链对应关系时，因为短链是唯一的，因此之前若不存在该key，则可直接插入，若之前已存在会出现插入失败，此时可在长串上拼接一个随机数，然后重新进行哈希，可解决问题。

发号器：

大部分公司应该都会有发号器，当收到一个长链转短链的请求时，请求发号器服务，获取一个号，编码后得到短链。

脱离使用场景、规模做服务都是扯淡，因此需要结合使用场景，若公司规模较小，仅仅是为了缩减短信费用，直接使用mysql的自增索引。若使用场景非常广，可考虑各种分布式key-value系统，如可以部署10台Redis，每台分别负责号段尾号为0-9的发号，此时发号器的步长就为10。

## 2. 短链生成低延迟 ##

如果想要更快的生成短链，最好的方法是在使用时已经事先生成好，因此可以通过预生成短链key的方式，提前生成50个随机的6位字符串放入池子中，当需要生成短链时，直接从池子中取出一个，用完后再补充一个进入池子中。

若生成时，当前预先生成的池子中没有生成好的，可以参考这篇文章中的做法：[How to generate a random string of a fixed length in Go? - Stack Overflow][How to generate a random string of a fixed length in Go_ - Stack Overflow]

几个已改进点：

*  余数改进：若用 rand.Intn() 生成随机字符，rand.Intn() 实际是委托调用的 Rand.Intn() ，最终调用的 Rand.Int31n() 实现，可以换成rand.Int63()  来提升效率。为了不超过letterBytes的索引范围，用余数保证 letterBytes\[rand.Int63() % int64(len(letterBytes))\]
 *  Masking掩码方式：62的二进制是 111110 ，可以只用rand.Int63()返回的最低6位数；为了平均概率，若值大于 len(letterBytes)-1 则舍弃不用
 *  Masking掩码改进：rand.Int63() 一次可以生成63个随机数的位，若只用最低6位，有点浪费。实际上一次生成，可以用于 63/6=10 次

其他优化：

对于一个请求，有可能请求中已经携带了业务自定义的短链地址，可以设置一个自定义的正则表达式，匹配该url，若匹配成功则添加到db中。在添加到bd时需要判断db中是否已有此短链，不存在该短链则直接插入db中，否则应该抛出一个固定的错误码。若未匹配该正则表达式，则需要获取短链，按照上述步骤获取即可。

## 3. 短链跳转 ##

短链的跳转需要在slb上配置特定的path，通过前缀匹配将请求转发到短链服务中。

因此，短链服务可能非常容易遭受非业务请求的攻击，需要加以防范：

*  添加过滤规则：过滤一定不合法的短链，如path长度为0的，path以非业务前缀开头的...
 *  添加缓存，从缓存中获取短链对应的长链
 *  匹配到预设短链的前缀时，直接拼接返回长链

预设短链prefix，对于一些特定的场景，如B站的稿件，通常都以/bvxxx开头，因此无需请求短链服务生成随机的key，当识别到短链匹配预设的正则时，直接拼出对应长链即可，无需查询。

说到短链跳转，不可避免的会提到301与302。301和302是2个http code，对应301-永久重定向、302临时重定向。

我们应该使用302而不是301，因为301是永久重定向，此时浏览器会直接显示真实地址，我们就无法统计短链接的点击次数等信息，对于一个公司来说数据往往是命脉，因此宁可增加服务的压力，也需要保留统计数据的能力。

[How to generate a random string of a fixed length in Go_ - Stack Overflow]: https://stackoverflow.com/questions/22892120/how-to-generate-a-random-string-of-a-fixed-length-in-go