京东短网址高可用提升最佳实践
什么是短网址?
短网址,是在长度上比较短的网址。简单来说就是帮您把冗长的URL地址缩短成8个字符以内的短网址。
当我们在腾讯、新浪发微博时,有时发很长的网址连接,但由于微博只限制140个字,所以微博就自动把您发的长网址给转换成短网址了。在微博和手机短信提醒等限制字数的地方来使用短网址,的确是一个不错的方案。
短网址通常使用“短域名/短码”的形式,打开短网址网页会直接跳转到长网址页面。例:3.cn/CdEyF2、t.cn/RlB2PdD、dwz.cn/134128 等短网址,分别是由以下短网址服务缩短后的网址 京东短网址:http://s.3.cn/, 新浪短网址:https://sina.lt/ ,百度短网址:http://dwz.cn/。
短网址服务主要包含功能: 生成短网址(长网址缩短)、二维码简化、修改短网址、短网址跳转(访问短网址跳转到长网址)、唤醒APP、短网址统计 等。
短网址能解决什么问题?
长网址存在的问题:
1、长网址的长度太长,下面的长网址,共记312个字符,在微博场景中,限制140字符,已无法发布出去。在短信场景中,限制70字符,会产生5条短信费用,被拆分后还无法访问,严重影响用户体验。http://wjorder-http.jd.com/scan/np?encodePrcode=2hP_lwNr&encodeShcode=2-S83&businessSource=1&scanSkuType=2&ec=1&salerId=167916&discountsUrl=%2F%2Fcoupon.m.jd.com%2Fcoupons%2Fshow.action%3FlinkKey%3DAAROH_xIpeffAs_-naABEFoePLd7eC4GJgwsPUkFtDqklu805DO1cEqFyTHVT7fbD12AHD7DElAKgh0pfvQpX-E5PbgwLQ&unionId=1001465750
2、长网址生成的二维码,极其复杂 ,导致手机扫描识别极其困难,低端手机甚至无法识别,严重影响用户体验。
![](https://storage.jd.com/shendengbucket1/2022-02-17-14-40-ckdsIWtv9om9O4p.png)
短网址则完美解决了上述问题:
1、使用短网址服务缩短上面长网址后的短网址(3.cn/1jK-CDAE),仅有13个字符,在微博、短信等场景中发送十分容易,而且简洁清晰,用户体验极好。
2、短网址生成的二维码,极其简洁 ,非常容易识别,用户体验良好。
![](https://storage.jd.com/shendengbucket1/2022-02-17-14-41-s1mNhBWelC4qEOl.png)
京东短网址的业务场景:
京东短网址http://s.3.cn/,是京东唯一的短网址服务平台,已应用到京东体系的各个业务场景中,日均产生1亿条带有3.cn的短消息,点击短网址还可直接唤起对应的APP和小程序。
如下图1-2是来自七鲜、金龙鱼、京东金融、蒙牛、京东等业务的营销消息,下图3-4是唤起七鲜小程序、京东APP、金融APP并跳转至落地页的截图。
图1
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京东短网址服务的架构优化:
改造前短网址生成流程图说明:
1、系统首先查询长网址(长链)是否已存在于redis(jimdb)或hbase中,
2、如果长链已存在,则表示该长网址已经生成过,可直接返回查到的短网址,流程结束。
3、如果长链不存在,则使用长网址进行MD5随机算法生成一个长串,并分成3段,转化成62进制短码,拼装成短网址,然后查询短网址(短链)是否存在于redis或hbase中
4、如果短链不存在,则保存长网址到短网址的映射、以及短网址到长网址的映射,到redis或hbase中,返回短网址,流程结束。
5、如果短链已存在,说明随机算法生成的短码发生了冲突碰撞,需要循环回到步骤3,加盐重新生成一个短码,直到生成的短码检测没有冲突后,走到步骤4结束。
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从原流程图分析原系统优劣势:
优势:采用随机算法,同一长链在同一账号下始终唯一,适用于长网址大量重复生成的情景,可以在步骤2快速返回,且随机算法遍历难度相对较高。
劣势:外部操作太多,性能影响较大,每次生成短网址涉及的网络请求次数至少8次(2次查redis、2次写redis、2次查hbase、2次写hbase)。
且从上面步骤5可以看出,系统存在一个碰撞循环,随着短码数据量日益增加,碰撞率也会大大增加,每次碰撞都要额外增加1次redis与1次hbase查询,导致性能越来越差。
分析原流程&历史数据,寻找原流程优化点:
1、 从原流程可以看出,如果继续采用随机算法,很难进行优化,因此,想到了可以采用自增算法,因为自增不存在碰撞,就不需要进行双向检索存储,能够极大的降低外部请求数。
2、 分析历史数据发现,很少存在长网址被大量重复生成的情况,也就是说,可以采用自增算法的单向存储(仅存储短网址到长网址的映射),并不会增加存储量,反而会比随机算法的双向存储(存储短到长的映射,及长到短的映射,即双倍存储)节省存储量。
3、 分析历史数据发现,90%超过1个月的短网址都不再有访问量了,同时调研业务也发现,43%用户1个月有效期就够了,46%用户3个月,10%用户1年,极少有用户需要短网址永久有效。
4、 分析历史数据发现,生成的数据量很大,日均1亿+,且大多数短网址并不需要永久保存,需要做好清理规划
5、 分析历史数据发现,生成量远大于跳转量,跳转服务流程简单仅做查询,优化空间不大,倒是对生成服务性能要求极高,优化重点在于生成服务。
优化后的短码生成流程说明:
1、 系统直接采用自增算法生成了一个短码,因为自增算法没有了随机碰撞,也就不需要再检索短网址是否存在redis或hbase中。
2、 直接保存短网址到长网址的映射到redis中,因为没有了检索长网址是否存在于redis或hbase,也就不再需要保存长网址到短网址的映射,也就可以把hbase的写入改成异步写入,然后直接返回短网址,流程结束。(可以看到系统仅剩下1次同步的redis操作,流程极大简化,可以预见接口性能将得到极大提升)
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自研专利算法介绍
细心的同学可能会有疑问,上面的分布式自增算法是怎么实现的呢?
目前市面上已知方案,1、通过数据库自增(并发QPS数有限)2、通过redis自增(存在单key热点问题,也就是所有的发号请求都会打到同一分片上),两种方案均会增加性能损耗,且存在扩展瓶颈,无法满足京东的海量业务请求。3、雪花算法(长度太长不符合,短网址要求长度一般在7个字符)
因此设计了下面的专利自增算法:(性能近乎于内存,损耗可忽略)
下面介绍一下核心的自增算法原理:主要采用缓存发号加内存自增方式,既无碰撞率又性能极高,主要体现在下图的三条彩色通道上面。
1、绿色通道:内存发号,速度极快,每次从缓存取出10000个无重复号码,然后在内存中便可连续生成10000个短码,因此速度比传统基于数据库及缓存自增发号方式快万倍。
2、蓝色通道:缓存取号,依赖缓存保证分布式发号无碰撞,批量发号,每1万次内存绿色通道才走一次蓝色缓存通道取号,因此性能极高
3、红色通道:保障机制,保障生成的号码都在短网址对应长度的号码总容量范围内,仅在初始化及总容量用尽时执行,性能损耗可忽略不计。
![](https://storage.jd.com/shendengbucket1/2022-02-17-14-44-Y5TTpMIA1tv4zXI.png)
长度&有效期规划:
• 有访问会自动延期N天(7位短码总容量3万亿,过期时间30天,每天有1000亿短码可用,30天内有1次访问就会重置30天有效期,也就是说保持“热数据”始终在redis中)
• 连续N天无访问自动回收(7位短码,连续30天没有访问的情况下,才会过期回收,也就是说“冷数据”无访问N天后会自动过期清理回收)
以下统计了最近6天的各短码长度的使用分布占比情况,目前使用最多的是7位与8位短码,占比总和近90%。其中43%的用户选择了30天有效期,46%的用户选择来了100天有效期。
![](https://storage.jd.com/shendengbucket1/2022-02-17-14-44-fnFUxgEUK1g7uWz.png)
提效成果:
Ø 接口性能极大提升:tp999:从150+ms ->7ms,解决了业务调用缓慢及超时的痛点
Ø 单机承载量极大提升:单机QPS:从497->10184,提升了20倍+,无扩容支撑了日生成量:从1千万->2亿+
Ø 按百度短网址费用核算,1年可节约2700万元(证明短网址产生价值很大
Ø redis缓存30天热数据,缓存量 1.2TB
Ø Hbase存储全量数据,存储量 4TB
Ø 6月18日生成量4.7亿、6月日均1亿、峰值QPS 7.2万
Ø 6月1日跳转量1600万、6月日均800万
Ø 线上仅8台4核docker(优化后日常节约了760核机器,618节约3572核)
Ø 有访问自动延期,无访问自动过期回收,避免了死码长期占用资源消耗费用,避免短码越积越多导致的数据量太大及性能下降,系统可长期稳定运行
创新性:
Ø 产出技术发明 专利1篇,编号:JDZL2019N5022
Ø 技术关键点是分布式 无碰撞 高效 短码生成算法:
Ø 该算法利用redis的incrby实现分布式号段发放(5位短码每次发放1000个号,当然6、7位短码可设置更大步长值10000个),利用本机原子id自增减少redis请求(每10000个id自增后请求1次redis),因为id始终自增所以短码无碰撞概率(id可以直接转化为62进制短码),避免了因短码碰撞带来的循环生成检索的性能开销。利用redis.set原子检测key不存在时才能设置成功实现分布式加锁,解决多线程并发重置问题,最终实现比传统自增方案快万倍的高性能无碰撞短码自增算法。
Ø 利用容量规划及过期时间机制(5位短码总容量9亿,有效期10天,每天有9千万可用),实现号段循环重复利用(10天后第1天的号段过期,可以再次使用)(当然如果是6位短码、总容量有550亿,有效期也可以更长。7位短码总容量3万亿,基本可以不用过期了),保障了系统的长期稳定运行。
影响力:
Ø 培训分享 《3.cn最佳实践》,ppt地址
![](https://storage.jd.com/shendengbucket1/2022-02-17-14-45-Ep9jYi4OfSCUCGg.png)
Ø 宙斯平台-京麦服务市场中上架,有470+京东商户应用使用。3.cn/1-jMkHBf
Ø 3.cn作为京东唯一的短网址服务平台,合作的应用50+(京东APP、京东金融、京东云、京东保险、七鲜、京东健康、京东物流等等)、小程序20+、合作的二级部门80+
![](https://storage.jd.com/shendengbucket1/2022-02-17-14-45-Zvr3rumbkoWdzuZ.png)
京东短网址官网简介:
打开浏览器输入短网址s.3.cn,进入网站,使用erp登陆。
在输入框输入长网址,点击“生成”按钮,即可生成短网址及二维码,如下图1。
点击“分析数据”可以查看该短网址被用户打开次数的统计趋势图、访问的IP数趋势图、网络运营商占比、访问地区占比等统计,如下图2。
图1
![](https://storage.jd.com/shendengbucket1/2022-02-17-14-45-atcZr5Axp2lCYUK.png)
图2
![](https://storage.jd.com/shendengbucket1/2022-02-17-14-46-yJXTX8S162G3xzo.png)