设计一个短链系统， 每日写入量百万，访问量千万 ，要求通过短链找到长链 10ms内，同时不能重复插入长链
设计一个短链系统，使用 Redis 作为缓存 提供高性能读写，数据库（如 MySQL）持久化存储，结合 分布式 ID 生成器 和 Base62 编码 生成唯一短链。核心思路：短链映射长链通过键值对存储，Redis 保证低延迟查询，数据库加唯一索引防止重复插入。
关键需求与解决方案
- 性能要求：
- 每日写入量百万：约 11.6 次/秒，需高效写入。
- 访问量千万：约 115 次/秒，需低延迟查询。
- 10ms 内响应：Redis 单线程 O(1) 查询满足需求。
- 功能要求：
- 短链找长链：键值映射，短链为 key，长链为 value。
- 不重复插入长链：数据库唯一索引 + Redis 查重。
系统设计
1. 架构组件
- 客户端：用户提交长链或访问短链。
- 应用服务：短链生成与查询逻辑（Java/Spring）。
- Redis：缓存短链-长链映射，高频读写。
- MySQL：持久化存储，防数据丢失。
- ID 生成器：分布式唯一 ID（如雪花算法）。
2. 数据结构
- Redis：
- Key：短链（如 abc123）。
- Value：长链（如 https://example.com/...）。
- MySQL：
- 表：short_url。
- id：自增主键。
- short_url：短链（唯一索引）。
- long_url：长链（唯一索引）。
- create_time：创建时间。
- 表：short_url。
3. 核心流程
生成短链
- 接收长链：用户提交 https://example.com/...。
- 查重：
- 在 MySQL 查询 long_url，若存在，返回已有短链。
- Redis 加布隆过滤器（可选），快速排除不存在的长链。
- 生成短链：
- 用雪花算法生成唯一 ID（如 64 位）。
- ID 转为 Base62（0-9, a-z, A-Z），缩短长度（如 abc123）。
- 存储：
- 插入 MySQL（short_url=abc123, long_url=...），唯一索引防重复。
- 同步写 Redis（SET abc123 "https://..."）。
- 返回：短链 http://short.com/abc123。
查询长链
- 接收短链：用户访问 http://short.com/abc123。
- 查询 Redis：
- GET abc123，O(1) 操作，<1ms。
- 若命中，返回长链。
- 回查 MySQL：
- 若 Redis 未命中，查 MySQL，加载到 Redis 并返回。
- 跳转：重定向到长链。
4. 性能优化
- Redis 集群：分片存储，应对千万访问。
- 异步写入：生成短链后，异步同步 MySQL，降低写入延迟。
- 缓存预热：高频短链预加载到 Redis。
- TTL：短链设过期时间（如 30 天），自动清理。
满足需求验证
- 写入量（百万/天）：
- Redis 写 QPS 可达万级，11.6 次/秒轻松支持。
- MySQL 异步写入，单表支持百万级数据。
- 访问量（千万/天）：
- Redis 查询 <1ms，集群支持 115 次/秒以上。
- 10ms 内响应有余。
- 不重复插入：
- MySQL long_url 唯一索引，插入冲突抛异常。
- Redis 查重提前拦截。
延伸与面试角度
- 扩展性：
- 分布式部署：多节点服务 + Redis 集群，应对更高流量。
- 短链长度：Base62 可调进制，ID 空间支持亿级。
- 一致性：
- Redis 宕机回查 MySQL，保证数据不丢。
- 异步写加重试，确保 MySQL 最终一致。
- 高可用：
- Redis 主从 + 哨兵，MySQL 主从复制。
- 冲突处理：
- 雪花算法保证 ID 唯一，数据库索引防长链重复。
- 优化点：
- 布隆过滤器减少无效查重。
- CDN 加速短链跳转。
总结
短链系统用 Redis 提供高性能读写，MySQL 持久化存储，雪花算法 + Base62 生成唯一短链。Redis 查 <1ms 满足 10ms 要求，数据库唯一索引防重复。每日百万写、千万访轻松支持。面试时，可画架构图或强调 Redis 性能，展示设计能力。