一、需求分析

1.功能性需求

给定一个长链接能够生成一个独特的短链接（写操作）
给定一个短链接能够找到对应的长链接（读操作）
短链接应该包含6个字符（可以改变）
短链接是随机生成的
生成短链接需要提供用户账户
监控/分析系统

2.非功能性需求

容错率，高可用性，最小化读/写延迟，可扩展性，数据一致性（consistency），重复性（dualility），代价最小

二、API接口

登录API，返回user_token
登出API
生成短链接API，createshortURL(user_token, big URL, optional expiration time)，返回短链接
获取长链接API， getbigURL(shortURL)

三、high level design

系统的整体设计如上图，用户通过网络连接到服务器，通过负载均衡器来控制不同服务器的状态，系统中还包含一个独立的监控系统用来对系统整体运行状态进行监控。

在单个的服务器中有内部缓存，用来存放长链接和短链接的哈希表示来进行快速查询以减少延迟，全局缓存用来存放链接的状态，用来防止多次请求一个不存在的链接来减少数据库的压力

四、细节描述

在该系统中，比较重要的是给定长链接如何生成短链接。有很多种方法可以用来生成，例如MD5, Zoo-keeper，或者我们可以添加一个生成key的服务，但这些方法都存在各种各样的问题。

一个简单的方法是在数据库中建立一个Counter，每个APP服务可以访问并获取这个指针的值，之后对指针的数加上一个预先定义好的数比如100，这样该APP服务就获得了一个1-100的区间，然后就可以在这个区间生成短链接。对于其他服务器也进行这种操作即可。

另外还存在链接过期的情况，由于数据库的访问压力不大，我们可以在遇到过期的链接直接进行删除。

五、数据库设计

包含两个数据库

用户数据库：存储用户的ID，姓名，Email，用户建立时间，用户上次访问时间，URL的数量
URL匹配数据库：存储短链接，长链接，建立时间，过期时间，用户ID

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