Node.js 缓存架构实战：内存、Redis 与一致性策略

             CPU L1/L2/L3  —— 硬件层
                  ↓
           进程内缓存（Map/LRU）—— 零网络延迟，但只本机
                  ↓
           Redis 集群（分布式缓存）—— 共享、持久、可扩展
                  ↓
            数据库 / 外部服务 —— 最终数据源

// 最简单的内存缓存：对象 + TTL
const cache = new Map();
function get(key) {
  const item = cache.get(key);
  if (!item) return undefined;
  if (item.expire < Date.now()) { cache.delete(key); return undefined; }
  return item.value;
}
function set(key, value, ttlMs) {
  cache.set(key, { value, expire: Date.now() + ttlMs });
}

import { LRUCache } from 'lru-cache';
const cache = new LRUCache({
  max: 10_000,              // 最多 1 万个条目
  ttl: 60_000,              // 默认 60s 过期
  updateAgeOnGet: true,     // 命中即刷新"最近使用"
});
cache.set('hot', { data: 1 });
const v = cache.get('hot');

import Redis from 'ioredis';
const redis = new Redis({ host: 'redis', port: 6379 });

// 读写：自动 JSON 序列化，带 TTL
await redis.set(`user:${id}`, JSON.stringify(user), 'EX', 300);
const user = JSON.parse(await redis.get(`user:${id}`));

命名空间:对象:标识符 —— 便于按前缀扫描与清理
  user:10086
  product:sku123
  config:global

绝不使用无前缀 key，避免与其他业务互相污染。

// ① 布隆过滤器：拦截必然不存在的 key
import { BloomFilter } from 'bloom-filters';
const bf = new BloomFilter(10_000_000, 0.001); // 千万级，误判率 0.1%
if (!bf.has(id)) return null;  // 一定不存在，直接短路

// ② 缓存空值：对不存在的 key 也缓存（TTL 短）
await redis.set(`user:${id}`, 'NULL', 'EX', 60);

async function get(key, loader) {
  const v = await redis.get(key);
  if (v) return JSON.parse(v);
  // 用 SETNX 抢锁，只有一个进程去重建
  const lock = await redis.setnx(`lock:${key}`, '1');
  if (lock) {
    try {
      await redis.expire(`lock:${key}`, 10);
      const fresh = await loader();
      await redis.set(key, JSON.stringify(fresh), 'EX', 300);
      return fresh;
    } finally {
      await redis.del(`lock:${key}`);
    }
  }
  // 拿不到锁就短暂等待后重试
  await sleep(50);
  return get(key, loader);
}

// 过期时间加随机抖动，错开失效高峰
const ttl = baseTtl + Math.floor(Math.random() * 300);

// 写入：先 DB 后删缓存（别先删缓存再写 DB，否则并发读会把旧值写回）
await db.update(user);
await redis.del(`user:${id}`);

// 读：缓存 miss 才回源 DB，并回填
const v = await redis.get(`user:${id}`);
if (!v) {
  const row = await db.find(id);
  await redis.set(`user:${id}`, JSON.stringify(row), 'EX', 300);
  return row;
}

// 埋点示例：命中率
const hit = await redis.get(`user:${id}`);
if (hit) metrics.cacheHit(); else metrics.cacheMiss();

单体 Map 缓存
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