短連結原理分析

2021-02-13 工匠小豬豬的技術世界

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1. 什麼是短連結2. 常見的短連結壓縮算法3. 使用發號策略壓縮URL4. 幾個細節問題

1. 什麼是短連結

顧名思義，短連結即是長度較短的網址。通過短連結技術，我們可以將長度較長的連結壓縮成較短的連結。並通過跳轉的方式，將用戶請求由短連結重定向到長連結上去。短連結主要用在諸如微博，BBS等對帖子字數有限制的網站，通過使用短連結，用戶可以把注意力放在帖子的內容上，而不是在擔心連結超長的問題。這裡以百度的 dwz.cn 短連結服務為例，我們使用百度搜索"hello world"，連結為https://www.baidu.com/s?ie=utf-8&f=8&rsv_bp=0&rsv_idx=1&tn=baidu&wd=hello%20world&rsv_pq=8487bffe00068c60&rsv_t=a9e0f5b6haiMQwAi4N2y8PHDv37rM6sjjKrHJb6KdMGg2dQuUjAnmSEnXtE&rqlang=cn&rsv_enter=1&rsv_sug3=10&rsv_sug1=9&rsv_sug7=100，統計了一下，這條連結長度為230。如此長的連結佔據微博篇幅不說，也會影響微博的美觀度。這個時候我們可以使用百度短連結服務壓縮一下上面的長連結，壓縮後的連結為：http://dwz.cn/5DDXhH。可以看到，壓縮後的連結長度比原連結明顯變短了。

百度短地址服務2. 常見的短連結壓縮算法

常見的短連結壓縮算法有兩種，第一種是對 URL 進行hash運算，在得到的hash值上做進一步運算，得到一個較短的hash值。第二種是通過資料庫自增ID或分布式key-value系統模擬發號器進行發號壓縮URL。兩種方式各有優劣，hash運算簡單易實現，但是有一定的衝突率。隨著 URL 壓縮數量的增加，衝突數也會增加，最終導致一部分用戶跳轉到錯誤的地址上，影響用戶體驗。而發號器發號壓縮 URL 優缺點恰好和hash壓縮算法相反，優點是不存在衝突問題。缺點是，實現上稍複雜，要協調發號器取初始號。本文對應的練手項目是基於第二種壓縮算法實現的，下面也將對詳細分析第二種算法。

3. 使用發號策略壓縮URL

發號策略是這樣的，當一個新的連結過來時，發號器發一個號與之對應。往後只要有新連結過來，發號器不停發號就好。舉個例子，第一個進來的連結發號器發0號，對應的短連結為 xx.xxx/0，第二個進來的連結發號器發1號，對應的短連結為 xx.xxx/1，以此類推。
發號器發出的10進位號需要轉換成62進位，這樣可以大大縮短號碼轉換成字符串後的長度。比如發號器發出 10,000,000,000 這個號碼，如果不轉換成62進位，直接拼接在域名後面，得到這樣一個連結 xx.xxx/10000000000。將上面的號碼轉換成62進位，結果為AOYKUa，長度只有6位，拼接得到的連結為 xx.xxx/AOYKUa。可以看得出，進位轉換後得到的短連結長度變短了一些。6位62進位數，對應的號碼空間為626，約等於568億。也就是說發號器可以發568億個號，這個號碼空間應該能夠滿足多數項目的需求了，所以基本上不用擔心發號器無號可發的情況。
上述是發號策略壓縮URL的原理，在實際寫代碼的過程中還需要考慮很多細節，比如緩存，存儲等。本文對應的項目基於 Redis 緩存，MySQL 資料庫實現了一個簡單的分布式短連結服務。代碼放到了 Github 上了 -> 分布式短連結項目代碼

4. 幾個細節問題Q：同一長連結，每次轉成的短連結是否一樣

A：同一長連結，每次轉成的短連結不一定一樣，原因在於如果查詢緩存時，如果未命中，發號器會發新號給這個連結。需要說明的是，緩存應該緩存經常轉換的熱門連結，假設設定緩存過期時間為一小時，如果某個連結很活躍的話，緩存查詢命中後，緩存會刷新這個連結的存活時間，重新計時，這個連結就會長久存在緩存中。對於一些生僻連結，從存入緩存開始，在存活時間內很可能不會被再次訪問，存活時間結束緩存會刪除記錄。下一次轉換這個生僻連結，緩存不命中，發號器會重新發號。這樣一來會導致一條長連結對應多條短連結的情況出現，不僅浪費存儲空間，又浪費發號器資源。那麼是否有辦法解決這個問題呢？是不是可以考慮建立一個長連結-短連結的key-value表，將所有的長連結和對應的短連結都存入其中，這樣一來就實現了長短連結一一對應的了。但是想法是美好的，現實是不行的，原因在於，將所有的長連結-短連結對存入這樣的表中，本身就需要耗費大量的存儲空間，相對於生僻連結可能會對應多條短連結浪費的那點空間，這樣做顯然就得不償失了。

Q：短連結使用301跳轉還是302跳轉

A：這裡囉嗦一下301和302的跳轉在短連結服務使用場景下的區別：用戶第一次訪問某個短連結後，如果伺服器返回301狀態碼，則這個用戶在後續多次訪問統一短連結，瀏覽器會直接請求跳轉地址，而不是短連結地址，這樣一來伺服器端就無法收到用戶的請求。如果伺服器返回302狀態碼，且告知瀏覽器不緩存短連結請求，那麼用戶每次訪問短連結，都會先去短連結服務端取回長連結地址，然後在跳轉。從語義上來說，301跳轉更為合適，因為是永久跳轉，不會每次都訪問服務端，還可以減小服務端壓力。但如果使用301跳轉，服務端就無法精確搜集用戶的訪問行為了。相反302跳轉會導致服務端壓力增大，但服務端此時就可精確搜集用戶的訪問行為。基於用戶的訪問行為，可以做一些分析，得出一些有意思的結論。比如可以根據用戶IP位址得出用戶區域分布情況，根據User-Agent消息頭分析出用戶使用不同的作業系統以及瀏覽器比例等等。

參考

https://www.zhihu.com/question/29270034/answer/46446911
http://blog.csdn.net/xyz_lmn/article/details/8057270
http://blog.csdn.net/beiyeqingteng/article/details/7706010

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