在前端开发中，缓存技术是一个很重要的概念，可以有效提升应用的性能和响应速度。而 Redis 是一个高性能、内存存储数据的 NoSQL 数据库，也是一个非常流行的缓存工具。在 Redis 中，我们可以使用过期时间来控制缓存对象的生命周期，但是在高并发场景下，可能会出现缓存雪崩、缓存穿透等问题，需要使用一些技术手段来避免。本文将介绍如何使用 Redis 的 Lua 脚本实现过期限时缓存，以及如何避免常见的缓存问题。
什么是过期限时缓存
在 Redis 中，我们可以通过设置缓存对象的过期时间来控制其生命周期。当一个缓存对象的过期时间到达后，Redis 会自动将其删除。这种方式非常简单有效，但是当缓存对象数目庞大，并且缓存对象的过期时间分散时，可能会出现大量缓存对象同时失效的情况，导致大量请求打到数据库上，引发雪崩效应。因此，我们需要寻找一种更安全可靠的缓存方案。
过期限时缓存是一种更加智能的缓存方案，通过设置固定时间段（例如 5 分钟、10 分钟等）来控制缓存对象的生命周期。每当一个缓存对象被访问时，它的过期时间会被延长，直到再次达到固定时间段后被删除。这种方式可以避免缓存雪崩，也可以避免缓存穿透。
使用 Redis Lua 脚本实现过期限时缓存
Redis 提供了强大的 Lua 脚本支持，我们可以通过编写 Lua 脚本来实现过期限时缓存。
首先，我们需要编写一个 Lua 脚本，用于存储缓存对象并设置过期时间。这个 Lua 脚本会接收 4 个参数：缓存 key、缓存 value、过期时间（单位为秒）以及当前时间。它首先会检查缓存 key 是否已经存在，如果存在就更新缓存 value 和过期时间，并返回 1；如果不存在则返回 0。
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然后，我们在 Node.js 中可以通过 redis 模块来调用这个 Lua 脚本：
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这个 Lua 脚本会根据当前时间和缓存 key 中保存的过期时间比较，判断是否需要更新缓存。如果缓存 key 不存在或者已经过期，则设置缓存 value 和过期时间并返回 1；否则返回 0。
避免缓存雪崩
为了避免缓存雪崩，我们需要将缓存对象的过期时间随机分布在一个时间段内。例如，我们可以将过期时间设置在 5 分钟到 10 分钟之间。这样可以避免在某一个时间节点上大量缓存对象同时失效。
为了实现这个目标，我们可以在设置缓存对象的过期时间时，使用一个随机数作为偏移量。例如，假设我们将过期时间设置在 5 分钟到 10 分钟之间，我们可以用下面的代码来计算偏移量：
const expireTime = (Math.floor(Math.random() * 300) + 300) // 范围为 300 到 600 秒
这样就可以将缓存对象的过期时间随机分布在一个时间段内。
避免缓存穿透
为了避免缓存穿透，我们需要对缓存 key 进行过滤。缓存穿透是指查询一个不存在的缓存对象，由于缓存中不存在这个对象，会直接打到数据库上，消耗大量资源。为了避免这种情况，我们可以将缓存 key 中保存的值经过哈希运算，生成一个唯一的标识符。例如，我们可以将 URL 字符串进行哈希运算，得到一个唯一的标识符，并将其保存在缓存 key 中。
const crypto = require('crypto') function hash(key) { return crypto.createHash('sha1').update(key).digest('hex') } const cacheKey = `my_cache_key:${hash(url)}`
这样就可以避免缓存穿透。
总结
在本文中，我们介绍了 Redis 使用 Lua 脚本实现过期限时缓存的方案，并阐述了如何避免常见的缓存问题。过期限时缓存可以避免缓存雪崩和缓存穿透，可以提高应用的响应速度和性能。但是，在实际开发中，我们需要针对具体场景设计缓存策略，以达到最佳效果。
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