案例分析

案例分析：一道经典系统设计面试题解与高效学习利器分享

大家好，我是程序员老王。今天想和大家复盘一道高频系统设计面试题——如何设计一个高并发的短网址服务（TinyURL）。这道题在大小厂的技术面中反复出现，咱们直接进入正题，看看如何拆解和回答。

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面试官：设计一个类似TinyURL的服务，需要考虑哪些关键点？

老王答： 这个问题很棒！设计短链服务主要围绕高并发读写、海量数据存储、短码生成策略、重定向性能这几个核心挑战展开。我是这样拆解的：

1. 明确需求与量级

• 功能核心： 长链转短码（写入），短码跳长链（读取，超高并发）。
• 性能指标： 假设每天写请求1亿次（QPS≈1.15k），读请求100亿次（QPS≈115k）。系统需保证99.9%可用性。
• 存储估算： 按每天1亿条记录，5年数据量约1.8万亿条！必须考虑分库分表。

2. 短码生成方案选型

• 常用方案： Base62/Base64编码（62位包含大小写字母+数字）。6位码可提供约568亿种组合。
• 关键细节：
  • 防碰撞： 生成唯一ID（如Snowflake分布式ID、数据库自增主键分片）再进行Base62转换，天然保证唯一。
  • 避免猜解： 可以用Hash（如MD5后取部分）+查重，但需处理冲突，不如发号器方案简洁高效。分布式ID方案是主流。

3. 存储架构设计

• 数据模型： 核心表就两张：url_mapping (短码, 原长URL, 创建时间, 过期时间)，access_log (访问记录)。
• 分库分表： 短码是主查询键，直接用短码做分片键（Sharding Key），例如取短码前2位做分片依据。参考下图数据库分片逻辑：
• 读写分离： 写操作相对少，读操作是洪峰。主库处理写+少量关键读，多个从库承载海量读请求。

4. 高并发读优化

• 缓存为王： Redis集群做前置缓存，缓存命中率做到99%以上才能扛住115k QPS。缓存策略：
  • 新生成的短码立刻写入缓存。
  • LRU策略淘汰旧数据。
  • 缓存失效时，数据库查回后异步刷新。
• CDN边缘缓存： 短链跳转时HTTP 301/302响应可被CDN缓存，进一步减轻应用层压力。

5. 跳转流程

1. 用户访问 https://short.cn/Abc123
2. DNS解析到最近CDN节点（若有缓存则直接跳转）
3. 无缓存则请求应用服务器
4. 应用层查Redis缓存（命中则直接返回302）
5. 缓存未命中则查数据库分片（按短码路由）
6. 返回302跳转并异步刷新缓存

面试鸭返利网 的题库系统设计部分有完整流程图解，理解更直观：

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总结： 搞定系统设计面试，关键在于建立结构化思维框架+刻意练习真题。用好资源工具，减少无效刷题时间，把精力聚焦在技术本质的打磨上。祝各位程序员朋友都能拿到心仪的offer！

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