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经典系统设计面试题解析:如何设计TinyURL(最终篇)

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编者注:本文以一道经典的系统设计面试题:《如何设计TinyURL》的参考答案和解析为例,帮助读者更深入地了解在系统需求分析和设计中,需要考虑的各个方面的细节。

本文将为大家详细讲解如何设计一个类似于TinyURL的URL缩短服务。URL缩短服务提供一个非常短小的URL以代替原来的可能较长的URL,将长的URL地址缩短。

类似的服务有 goo.gl,qlink.me,等等。

九、负载均衡器(LB)

我们可以在系统中的三个位置添加负载均衡器:

1、在客户端和应用服务器之间

2、在应用服务器和数据库服务器之间

3、在应用服务器和缓存服务器之间

开始时,我们可以使用简单的循环(Round Robin)负载均衡器的方法,在后端服务器之间平均分配传入的请求。这种方法非常容易实现,不会带来任何开销。除此之外,还有另外一个好处,服务器宕机时,负载均衡器(LB)会将其从循环中取出,并停止向其发送任何流量。

使用循环负载均衡器(Round Robin LB)的方法,我们忽略了一个问题,那就是没有考虑服务器负载。即使服务器过载或运行缓慢,负载均衡器仍然会继续向该服务器发送新请求。为了解决服务器过载问题,可以采用更智能的负载均衡器解决方案,它能够定期查询后端服务器的负载情况,并根据负载调整流量。

十、清除或数据库清理

短链接条目应该永远存在还是应该被定期清除?如果达到用户指定的过期时间,那对应的过期链接应如何处理?

如果我们选择主动搜索过期链接然后删除它们,这种方法会给我们的数据库带来很大压力。其实,我们可以慢慢地删除它们,并进行延迟清理。我们设计的清理服务将确保只有过期的链接将被删除,虽然一些过期链接可能不会及时清理掉,但也不会被返回给用户。

1、当用户试图访问某个过期链接时,我们可以删除该链接并向用户返回一个错误指令。

2、一个独立的清理服务可以定期运行,从存储和缓存中删除过期链接。此服务应该是非常轻量的,并且只能安排在预期用户流量较低时运行。

3、我们可以为每个链接设置一个默认的过期时间(例如,两年)。

4、过期链接删除后,我们可以将key放回key-DB中以供重用。

5、我们是否应该删除一些长时间(比如六个月)没有访问过的链接?这个问题可能比较棘手。但由于存储越来越便宜,我们可以决定保留该链接。

十一、统计数据

一个缩短URL被使用过多少次?用户位于哪里?等等,关于这一系列的统计数据我们又将如何存储呢?如果这是数据库某行存储的一部分并每次被更新,那么当一个热门的URL收到大量并发请求时,会发生什么?

下面这些统计数据值得去跟踪:访问者的国家、访问日期和时间、点击的网页,浏览器,或者访问页面的平台。

十二、安全与权限

用户可以创建私有URL或允许特定用户访问URL吗?

我们可以使用数据库中的每个URL来存储权限级别(公共/私有)。还可以创建一个单独的表来存储有权查看特定URL的用户ID。如果用户没有权限并试图访问URL,可以返回错误(HTTP 401)。假如我们将数据存储在像Cassandra这样的NoSQL列存储(Wide-Column)数据库中,那么用于存储用户权限的数据库表的key将是Hash值(或KGS生成的key)。而表中的列用于存储具有查看URL权限的用户ID。

(完)

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