Ubuntu上Node.js如何进行缓存策略配置

Ubuntu 上 Node.js 缓存策略配置

一 概念与范围

• 在 Ubuntu 上，Node.js 的缓存策略通常包含三个层面：
  1. HTTP 缓存策略：通过响应头控制浏览器与中间代理的缓存行为（如 Cache-Control、ETag、Last-Modified）。
  2. 数据层缓存：在应用内或引入 Redis 等实现分布式缓存，降低数据库与计算压力。
  3. 依赖与构建缓存：配置 npm/Yarn 本地缓存目录，以及在 CI 中对依赖与构建产物进行缓存，加速安装与构建。

二 HTTP 缓存策略配置

• 常用响应头与含义
  • Cache-Control：核心指令，常用值包括 public、private、max-age=< 秒> 、no-cache、no-store、must-revalidate、immutable。
  • Expires：HTTP/1.0 过期时间，优先级低于 Cache-Control。
  • ETag / If-None-Match：资源标识与验证，未变更返回 304。
  • Last-Modified / If-Modified-Since：时间戳与验证，未变更返回 304。
• 示例 1 原生 Node.js
  • 强缓存示例（静态资源，缓存 1 小时）
    • 代码示例：
      • const http = require(‘http’); const server = http.createServer((req, res) => { res.setHeader(‘Cache-Control’, ‘public, max-age=3600’); res.end(‘Hello, World!’); } ); server.listen(3000);
  • 协商缓存示例（返回 ETag，命中返回 304）
    • 代码示例：
      • const http = require(‘http’); const crypto = require(‘crypto’); const server = http.createServer(async (req, res) => { const content = ‘Hello, World!’; const etag = ‘"’ + crypto.createHash(‘md5’).update(content).digest(‘hex’) + ‘"’; const ifNoneMatch = req.headers[‘if-none-match’]; if (ifNoneMatch === etag) { res.writeHead(304); return res.end(); } res.setHeader(‘Cache-Control’, ‘public, max-age=0’); res.setHeader(‘ETag’, etag); res.end(content); } ); server.listen(3000);
• 示例 2 Express
  • 全局无缓存（适用于隐私/敏感页面）
    • 代码示例：
      • const express = require(‘express’); const app = express(); app.use((req, res, next) => { res.setHeader(‘Cache-Control’, ‘no-store, no-cache, must-revalidate’); res.setHeader(‘Pragma’, ‘no-cache’); res.setHeader(‘Expires’, ‘0’); next(); } ); app.get(‘/’, (req, res) => res.send(‘Never cached’)); app.listen(3000);
  • 按路由设置缓存（静态资源长期缓存，HTML 不缓存）
    • 代码示例：
      • const express = require(‘express’); const path = require(‘path’); const app = express(); app.use(‘/static’, express.static(path.join(__dirname, ‘public’), { maxAge: ‘365d’, // 强缓存 1 年 immutable: true // 可配合指纹/文件名哈希使用 } )); app.get(‘/’, (req, res) => { res.setHeader(‘Cache-Control’, ‘no-cache, must-revalidate’); res.sendFile(path.join(__dirname, ‘views’, ‘index.html’)); } ); app.listen(3000);
• 示例 3 Koa 与 Hapi
  • Koa：使用 ctx.set(‘Cache-Control’, ‘public, max-age=3600’)。
  • Hapi：在路由 options 中设置 cache: { expiresIn: 3600 } 。

三 数据层缓存 Redis

• 适用场景：热点数据、重复计算、数据库查询风暴等。
• Ubuntu 安装与启动 Redis
  • 命令：
    • sudo apt update & & sudo apt install redis-server
    • sudo systemctl start redis-server
    • redis-cli ping（应返回 PONG）
• Node.js 使用 Redis 作为分布式缓存
  • 安装客户端（示例选用 4.x）：npm install redis@4.6.7
  • 示例（带缓存与 10 分钟过期）：
    • const { createClient } = require(‘redis’); const client = createClient({ url: ‘redis://localhost:6379’ } ); client.on(‘error’, err => console.error(‘Redis error:’, err)); (async () => { await client.connect(); } )(); async function getData(key) { const cached = await client.get(key); if (cached) return JSON.parse(cached); const fresh = await computeExpensiveData(); // 业务计算/查询 await client.setEx(key, 600, JSON.stringify(fresh)); // 600 秒 return fresh; }
  • 失效策略建议：基于业务设置 TTL、写入即失效（如内容变更时 DEL）、版本化键、定时清理等。

四 依赖与构建缓存配置

• npm/Yarn 本地缓存目录
  • 自定义 npm 缓存目录并持久化：
    • export NPM_CONFIG_CACHE=~/.cache/nodejs
    • echo ‘export NPM_CONFIG_CACHE=~/.cache/nodejs’ > > ~/.bashrc
    • npm config get cache（验证）
  • 自定义 Yarn 缓存目录：
    • yarn config set cache-folder ~/.cache/yarn
    • yarn config get cache-folder（验证）
• CI 中的缓存示例（GitHub Actions）
  • 缓存 npm 依赖与构建产物：
    • • uses: actions/cache@v3 with: path: ~/.npm key: ${ { runner.os } } -node-${ { hashFiles(‘**/package-lock.json’) } }
    • • uses: actions/cache@v3 with: path: ./build key: ${ { runner.os } } -build-${ { github.sha } }
  • 说明：依赖缓存以 package-lock.json 内容哈希为键，构建产物以 git SHA 为键，命中时可显著缩短安装与构建时间。

五 验证与最佳实践

• 验证 HTTP 缓存
  • 使用 cURL 检查响应头：curl -I http://localhost:3000/static/app.js
  • 观察是否存在 Cache-Control、ETag、Last-Modified 等字段；协商缓存未变更时应返回 304。
• 最佳实践
  • 静态资源：使用 Cache-Control: public, max-age、immutable，并配合文件名哈希或版本号实现长期缓存与快速失效。
  • 动态/隐私内容：使用 no-store 或 no-cache, must-revalidate，必要时同时设置 Pragma: no-cache、Expires: 0。
  • 协商缓存：为可变内容生成 ETag/Last-Modified，减少传输体积与时延。
  • 数据层：热点数据引入 Redis 等分布式缓存，合理设置 TTL 与失效策略，避免脏读与雪崩。
  • 依赖与构建：在 CI 中缓存 ~/.npm 与构建目录，以 锁文件/提交哈希 作为缓存键，提升持续交付效率。

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