Bir URL kısaltma servisi (bit.ly benzeri) nasıl tasarlarsınız?

Klasik bir başlangıç sistem tasarımı sorusudur. Önce gereksinimleri netleştirip kaba hesap yapın, sonra tasarıma geçin.

Gereksinimler

• Fonksiyonel: uzun URL'den kısa kod üret, kısa koda gelen isteği yönlendir; opsiyonel olarak özel alias, son kullanma tarihi, tıklama istatistiği.
• Fonksiyonel olmayan: yönlendirme çok hızlı (düşük gecikme), yüksek erişilebilirlik, kodlar tahmin edilmesi zor olmalı.
• Ölçek varsayımı: günde 10 milyon yeni URL, okuma/yazma oranı yaklaşık 100:1, yani saniyede yaklaşık 115 yazma ve 11.500 okuma.

Kısa kod üretimi

• Base62 (a-z A-Z 0-9): 7 karakter ile 62^7, yaklaşık 3.5 trilyon kombinasyon.
• Yöntem 1: benzersiz sayısal ID (DB sequence, Snowflake veya önceden ayrılmış ID aralıkları) üret ve base62'ye çevir. Çakışma olmaz; ardışık ID'ler tahmin edilebilir olduğundan karıştırma (ör. bijektif bir dönüşüm) eklenebilir.
• Yöntem 2: URL'nin hash'ini (ör. SHA-256) alıp ilk 7 karakteri kullanmak; çakışma kontrolü ve tekrar deneme gerekir.

ALPHABET = "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"

def base62(n: int) -> str:
    s = []
    while n:
        n, r = divmod(n, 62)
        s.append(ALPHABET[r])
    return "".join(reversed(s)) or "0"

Mimari

İstemci -> Load Balancer -> API servisleri (stateless)
                               |-> Redis cache (kod -> uzun URL)
                               |-> Veritabanı (urls: code PK, long_url, created_at, expires_at)
                               |-> Kafka -> analitik (tıklama olayları)

• Okuma yolu: GET /aB3xK9p önce Redis'e bakar, yoksa DB, sonra cache'ler. Popüler linklerde hit oranı çok yüksektir.
• Basit key-value erişim olduğu için DynamoDB/Cassandra gibi bir NoSQL ya da code üzerinde primary key'li PostgreSQL uygundur.
• Yönlendirme kodu: 301 tarayıcıda cache'lenir (sunucu yükü azalır ama istatistik kaybolur), 302 her seferinde sunucuya gelir. Analitik isteniyorsa 302.
• Tıklama sayımını senkron DB update ile değil, asenkron olay akışıyla yapın.

Ek konular

Rate limiting (spam), zararlı URL kontrolü, süresi dolan kayıtların temizlenmesi, çok bölgeli dağıtım.