有不少网站可以提供长链转短链的服务,例如新浪短地址服务、bitly。背后的原理其实是将长链和短链进行一一映射。换而言之，通过各家短链服务商的锻炼和长链是一一对应的。其中的关键点在于如何根据长链生成短链，以及当用户访问短链后怎么处理。

如何生成短地址

比较直观想到的解法是使用哈希函数，但是无论怎样构造哈希函数，都存在哈希碰撞的问题。再次想到碰撞之后可以在hash字符串后面补充其他字符串来实现，但是需要补充多少位呢？这种方案显然不是那么方便。联想到全局唯一，以及数据存储我们很容易想到数据库的自增id，其实这样也是可以的，这里为了实现简单(主要是天然的过期时间)，采用了redis来存储数据,其key设计如下：

globalId:全局自增id，用于保证短链的唯一性
shortToLong:短地址到长地址的映射,key为短地址，可以很方便通过短地址找到长地址
longToShortInfo:长链到短链的映射，如果这个键存在值就无需重复生成了.

const Redis = require('ioredis');
const base62 = require("base62");

class ShortLinkService {
    constructor() {
        this.redis = new Redis('192.168.3.118');
    }

    /**
     * 长地址 -> 短地址
     */
    async longUrlToShortLink(url, ttl) {
        let linkInfo = (await this.redis.exists(`longToShortInfo:${url}`)) && await this.redis.hgetall(`longToShortInfo:${url}`);
        if (linkInfo) {
            return linkInfo;
        }

        const id = await this.redis.incr('globalID');
        linkInfo = {
            shortLink: base62.encode(id),
            created: Date.now(),
            ttl
        };
        // 存储短地址对应的长地址
        await this.redis.set(`shortToLong:${linkInfo.shortLink}`, url,'EX', ttl);
        // 存储长地址对应的短地址（防止重复生成）
        await this.redis.hmset(`longToShortInfo:${url}`, linkInfo);
        await this.redis.expire(`longToShortInfo:${url}`,ttl);
        return linkInfo;
    }

    /**
     * 通过短地址反解长地址
     */
    async resolveShortLink(shortLink) {
        return await this.redis.get(`shortToLong:${shortLink}`);
    }
}

其实短地址的核心就是将一个地址对应了一个整数，之所以将id转化为base62编码是因为base62将每个短链对应一个62进制的数(数字10个，大小写字母一共52)。这样单个位能表示的信息量就更多了，意味着我们可以用更少的位数表示更大的整数。

如何解析短连接

当收短链转长链的请求的时候去redis中查找短链对应的长链，并且向浏览器发送302跳转。注意不使用301的原因是301是永久重定向，浏览器会缓存（虽然301符合HTTP语义并且对服务器的压力更小），这样我们就没法追踪用户了。

进一步优化

上面的代码的问题是我们的发号器是一个单点。如果要做成分布式就需要多个节点保持同步加1，这个以CAP理论来看本身是不可能真正做到的，况且存在比较大的数据冗余。其实这个问题的解决非常简单，我们可以退一步考虑，我们是否可以实现两个发号器，一个发单号，一个发双号，这样就变单点为多点了？依次类推，我们可以实现1000个逻辑发号器，分别发尾号为0到999的号。每发一个号，每个发号器加1000，而不是加1。这些发号器独立工作，互不干扰即可。而且在实现上，也可以先是逻辑的，真的压力变大了，再拆分成独立的物理机器单元。1000个节点，估计对人类来说应该够用了。如果你真的还想更多，理论上也是可以的。

参考资料

系统设计-设计短网址系统Tiny-URL

短地址服务的设计与实现

如何生成短地址

如何解析短连接

进一步优化

参考资料