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Diseñar un acortador de URL para 10K solicitudes por segundo

Diseña un servicio de acortamiento de URL (similar en espíritu a un producto de "tiny link") que pueda operar de forma fiable a escala. Presenta tu respuesta como un documento de diseño de sistema estructurado. Requisitos funcionales: Los usuarios envían una URL larga y reciben un enlace corto (por ejemplo, un código de 7 caracteres). Cualquiera que visite un enlace corto es redirigido a la URL original. Se deben respetar los alias personalizados opcionales solicitados por los usuarios si están disponibles. Analítica básica de clics: recuento total de clics por enlace corto. Restricciones no funcionales (diseña explícitamente para estos números): Tráfico pico: 10.000 solicitudes de redirección por segundo, con una proporción lectura:escritura aproximadamente de 100:1. Objetivo de latencia para redirección: p99 por debajo de 50 ms medido en el servidor. Total de enlaces almacenados en 5 años: alrededor de 30.000 millones. Objetivo de disponibilidad para redirecciones: 99,99% mensual. Los códigos cortos no deben ser adivinables en bloque (evitar la exposición secuencial simple). Tu documento de diseño debe cubrir lo siguiente, y para cada decisión significativa explica la compensación que estás aceptando: Arquitectura de alto nivel y flujo de la solicitud tanto para la ruta de escritura (crear) como para la de lectura (redirección). Estrategia de generación de códigos cortos, incluyendo cómo garantizas la unicidad y cómo manejas las colisiones de alias personalizados. Modelo de datos y elección de(s) almacén(es) de datos, con una estimación aproximada de capacidad/almacenamiento que justifique la elección. Estrategia de caché y cómo mantienes los enlaces calientes rápidos, incluyendo la invalidación de caché y qué ocurre en un fallo de caché (cache miss). Estrategia de escalado: cómo la ruta de lectura escala para cumplir los objetivos de latencia y rendimiento, y cómo particionarías/fragmentarías los datos. Fiabilidad y manejo de fallos: qué ocurre cuando un nodo de almacenamiento, caché o región falla; cómo alcanzas el objetivo de disponibilidad. Cómo se recogen las analíticas de clics sin ralentizar la ruta caliente de redirección. Indica cualquier suposición que hagas. Mantén el documento enfocado y técnicamente concreto en lugar de genérico.