URL Kısaltıcı Tasarımı — Parçaları Tek Sistemde Birleştirmek

Tiyatroda paltonu vestiyere verdiğinde görevli sana küçük bir fiş uzatır. Uzun paltoyu taşımazsın, cebinde yalnızca bir numara vardır.

Önce soru, sonra kutu

Önce ne yapılacağı netleşir: uzun adresi kısaltmak, kısa kodla yönlendirmek, tıklamaları saymak. Sonra kaba hesap gelir; kesin olması gerekmez, büyüklüğü doğru olsun yeter.

yeni link     günde 1 milyon      → saniyede ≈ 12 yazma   (1.000.000 / 86.400)
tıklama       link başına 100     → saniyede ≈ 1.200 okuma
beş yıl       1 milyon × 365 × 5  → ≈ 1,8 milyar kayıt

Sayılar iki şey söyler: sistem okuma ağırlıklı ve veri tek bir veritabanına sığar. Kafka ya da shard’lı veritabanı bu ölçekte bir sorunu çözmez.

Kısa kodu kim üretir?

Kodlar base62?Terimin tanımını açbase62Sayıları 0-9, a-z ve A-Z olmak üzere 62 karakterle yazmak. Kısa ve URL'de sorunsuz kodlar üretir; her ek karakter kod sayısını 62 katına çıkarır.Sözlükte gör → ile yazılır: rakamlar, küçük ve büyük harfler. 1,8 milyar kayıt için 6 karakter yeter, çünkü 62⁶ yaklaşık 56,8 milyar eder.

Çakışma sanılandan erken gelir; buna doğum günü paradoksu?Terimin tanımını açdoğum günü paradoksuRastgele seçilen değerlerin, sanılandan çok daha erken çakışması. 23 kişilik bir grupta iki kişinin aynı günde doğmuş olma olasılığı yarıyı geçer.Sözlükte gör → denir. Güvenli iki yol var.

Sayaç her sayıyı bir kez verir; instance’lar sayaçtan bin sayılık bloklar alıp kendi içinde harcar. Rastgele kod ise çakışabilir, ama veritabanındaki benzersizlik kuralı çakışmayı yakalar ve yeni bir kod denenir.

Satır satır: bir tıklamanın yolu

Okuma yazmanın yüz katı, üstelik tıklamaların çoğu birkaç popüler linke gidiyor. Kod → adres eşlemesi de neredeyse hiç değişmiyor. Bu, cache stratejileri dersindeki cache-aside?Terimin tanımını açcache-asideUygulamanın önce cache'e baktığı, bulamazsa veritabanından okuyup cache'e koyduğu düzen. Cache veritabanının yanında durur; düşerse uygulama veritabanından devam eder.Sözlükte gör → için biçilmiş kaftan.

301 kalıcı yönlendirmedir ve tarayıcılar onu saklayabilir. Servisin yükü azalır, ama sonraki tıklamalar sayılmaz ve yanlış bir hedef tarayıcılarda takılı kalabilir.

Kendin gör

Sayıları sen seç: ölçek, okuma oranı, kısa kodun üretimi ve cache. Her adım bir satır hesap.

1. Varsayılanı oynat. Günde 100 milyon link, kod hash’ten kesiliyor, cache yok. Çakışma kesin ve veritabanı her tıklamayı taşıyor.
2. Kısa kodu “Sayaç + base62” yap. Çakışma bitti, ama kodlar sıralı.
3. “Rastgele kod + benzersizlik kontrolü” seç ve cache’i aç. Veritabanına giden okuma onda bire iner.
4. Ölçeği küçült. Kod uzunluğunun ve depolamanın nasıl değiştiğine bak.

Tuzaklar

Sıralı kodlar taranır. Sayaçtan gelen kod aZ3k9Q ise sonraki aZ3k9R’dir; biri kodları sırayla deneyip başkalarının linklerini bulabilir. Özel içerik için kod rastgele olur ve kısa link hiçbir zaman yetkilendirmenin yerini tutmaz.

Oluşturma ucu kötüye kullanılır. Açık bir kısaltıcı, zararlı siteleri gizlemek için birebirdir. Oluşturma rate limit ile sınırlanır ve hedef adresler kontrol edilir.

Hash’e güvenip üzerine yazmak. Kimliği elle verilen bir entity’de save, satır varsa onu günceller. Çakışan bir kod, eski linkin hedefini sessizce değiştirir; ekleme “yoksa ekle” diye yapılır.

1
CREATE TABLE short_link (
2
    code       VARCHAR(10) PRIMARY KEY,
3
    target     TEXT        NOT NULL,
4
    created_at TIMESTAMPTZ NOT NULL DEFAULT now()
5
);

1
final class Base62 {
2

3
    private static final String ALPHABET = "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
4
    private static final SecureRandom RANDOM = new SecureRandom();
5

6
    private Base62() {
7
    }
8

9
    static String random(int length) {
10
        StringBuilder code = new StringBuilder(length);
11
        for (int i = 0; i < length; i++) {
12
            code.append(ALPHABET.charAt(RANDOM.nextInt(ALPHABET.length())));
13
        }
14
        return code.toString();
15
    }
16
}

1
@Service
2
class ShortLinkService {
3

4
    private static final int CODE_LENGTH = 7;
5
    private static final int MAX_ATTEMPTS = 3;
6

7
    private final JdbcTemplate jdbc;
8

9
    ShortLinkService(JdbcTemplate jdbc) {
10
        this.jdbc = jdbc;
11
    }
12

13
    String shorten(String target) {
14
        for (int attempt = 0; attempt < MAX_ATTEMPTS; attempt++) {
15
            String code = Base62.random(CODE_LENGTH);
16
            // An existing code is never overwritten: on conflict nothing is inserted and we try again.
17
            int inserted = jdbc.update("""
18
                    INSERT INTO short_link (code, target) VALUES (?, ?)
19
                    ON CONFLICT (code) DO NOTHING
20
                    """, code, target);
21
            if (inserted == 1) {
22
                return code;
23
            }
24
        }
25
        throw new IllegalStateException("No free short code after " + MAX_ATTEMPTS + " attempts");
26
    }
27
}

1
@RestController
2
class RedirectController {
3

4
    private static final Duration CACHE_TTL = Duration.ofHours(24);
5

6
    private final StringRedisTemplate redis;
7
    private final JdbcTemplate jdbc;
8
    private final ApplicationEventPublisher clicks;
9

10
    RedirectController(StringRedisTemplate redis, JdbcTemplate jdbc, ApplicationEventPublisher clicks) {
11
        this.redis = redis;
12
        this.jdbc = jdbc;
13
        this.clicks = clicks;
14
    }
15

16
    @GetMapping("/{code}")
17
    ResponseEntity<Void> redirect(@PathVariable String code) {
18
        String key = "link:" + code;
19
        String target = redis.opsForValue().get(key);
20
        if (target == null) {
21
            target = jdbc.query("SELECT target FROM short_link WHERE code = ?",
22
                    rs -> rs.next() ? rs.getString(1) : null, code);
23
            if (target == null) {
24
                return ResponseEntity.notFound().build();
25
            }
26
            redis.opsForValue().set(key, target, CACHE_TTL);
27
        }
28
        // Counted later in bulk; the redirect never waits for it.
29
        clicks.publishEvent(new LinkClicked(code, Instant.now()));
30
        return ResponseEntity.status(HttpStatus.FOUND).location(URI.create(target)).build();
31
    }
32
}
33

34
record LinkClicked(String code, Instant at) {
35
}

Kendini sına

Önce hızlı bir ısınma: puan yok, kayıt yok. Sonra asıl sorular.