10 - Redis进行缓存、限流、队列

第 1 步：Redis 入门

Redis 在你项目里干什么

PostgreSQL 管持久化数据（用户、订单、库存），掉电不丢。

Redis 管内存里的临时数据（读多写少、允许过期），减轻 DB 压力。本课用 String + JSON，以及 List 做队列。

用途	场景	命令	文件
缓存	GET /api/products	GET / SETEX	src/product.ts
限流	登录 / 注册防刷	INCR / EXPIRE	src/middleware/rateLimit.ts、src/auth.ts
队列	下单后 mock 发邮件	LPUSH / BRPOP	src/queue/emailQueue.ts、src/workers/emailWorker.ts

Prisma 管 PG，Redis 单独连，模式同 src/lib/prisma.ts。三项共用 src/redis.ts 和 .env 里的 REDIS_URL。

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环境准备

npm install ioredis
npm install -D @types/ioredis

.env 增加：

REDIS_URL="redis://localhost:6379"

启动 Redis（Docker）

docker run -d --name redis-study -p 6379:6379 redis:7-alpine

-p 6379:6379 = 本机 6379 映射到容器内 Redis；Node 连 redis://localhost:6379。

docker ps                         # 看是否在跑
docker start redis-study          # 停止后再启
docker exec -it redis-study redis-cli PING   # 应回 PONG

创建redis客户端并尝试连接， src/redis.ts

import Redis from "ioredis";

const redisUrl = process.env.REDIS_URL ?? "redis://localhost:6379";
export const redis = new Redis(redisUrl);

redis.on("connect", () => console.log("Redis 已连接"));
redis.on("error", (err) => console.error("Redis 连接错误:", err.message));

Worker 进程需单独加载环境变量：import "dotenv/config";（API 入口已有则 Worker 自己也要加）；作用是：在程序启动时自动加载 .env 文件里的环境变量，并写入 process.env。

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缓存（Cache-Aside）

目的： 热点读走 Redis，少打 PostgreSQL。
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MISS
GET /api/products
缓存命中?
redis.get → JSON.parse → 200
findMany → setex TTL → 200

实现要点（src/product.ts）：

const cacheKey = "products:list";
const CACHE_TTL = 60;

const cached = await redis.get(cacheKey);
if (cached) return res.status(200).json(JSON.parse(cached));

const products = await prisma.product.findMany({ orderBy: { id: "asc" } });
// set expire
await redis.setex(cacheKey, CACHE_TTL, JSON.stringify(products));
res.json(products);

验证： docker start redis-study → npm run dev → 连刷两次 GET /api/products，第二次应更快（60 秒内走缓存）。改数据后手动失效：redis-cli DEL products:list。

需掌握的概念：

概念	含义	常见应对
TTL	key 到期自动删，避免脏数据常驻	Time To Live,设置的过期时间
穿透	查不存在的数据，缓存拦不住	缓存空值（短 TTL）
击穿	热点 key 过期瞬间并发打 DB	互斥锁 / 逻辑过期
雪崩	大量 key 同时过期	TTL 加随机抖动

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限流（Rate Limit）

目的： 同一 IP 在固定窗口内最多 N 次，超出返回 429。

算法（固定窗口）： INCR ratelimit:login:{ip} → 首次 EXPIRE 60 → count > max 则 429。

请求	行为
第 1 次	INCR → 1，EXPIRE 60
第 2~max 次	放行
第 max+1 次	429
60 秒后	key 过期，重新计数

与缓存的区别：限流用 INCR 计数 ，超限 拒绝请求 ；缓存用 GET/SETEX 存结果，未命中才回源 DB。

中间件（src/middleware/rateLimit.ts）核心：

const ip = req.ip ?? req.socket.remoteAddress ?? "unknown";
const key = `${keyPrefix}:${ip}`;
const count = await redis.incr(key); // increment
if (count === 1) await redis.expire(key, windowSec);
if (count > max)
  return res.status(429).json({ error: "Too Many Requests, ..." });
next();

挂载（src/auth.ts）--- 写在 handler 前面：

rateLimit({ windowSec: 60, max: 3, keyPrefix: "ratelimit:register" }); // 注册
rateLimit({ windowSec: 60, max: 5, keyPrefix: "ratelimit:login" }); // 登录

验证： 60 秒内连发 6 次 POST /api/auth/login，第 6 次应 429。

要点： count === 1 才 EXPIRE（不刷新窗口）；用 IP 标识来源；生产还会加验证码、滑动窗口等。

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队列（异步任务）

目的： 扣库存、写订单必须同步返回；发邮件可异步，不拖慢 HTTP。

下单 → 事务成功 → LPUSH 任务（毫秒）→ 201 立刻返回
                        ↓
              Worker BRPOP → mock 发邮件

角色	文件	动作
生产者	src/order.ts	事务外 enqueueOrderEmail(...)
队列	Redis List email:queue	LPUSH 入队
消费者	src/workers/emailWorker.ts	BRPOP 阻塞出队

LPUSH（左进）+ BRPOP（右出）= FIFO。任务体存 JSON 字符串。

入队（src/queue/emailQueue.ts + order.ts）：

// emailQueue.ts
await redis.lpush(QUEUE_KEY, JSON.stringify(job));

// order.ts --- 事务成功后、return 201 之前
if (order?.user?.email) {
  await enqueueOrderEmail({ orderId, userId, email });
}

消费者（emailWorker.ts）：

while (true) {
  const result = await redis.brpop(QUEUE_KEY, 5);
  if (!result) continue;
  const job = JSON.parse(result[1]);
  console.log(`[Mock Email] 订单 #${job.orderId} → ${job.email}`);
}

验证（两个终端）：

npm run dev              # 终端 1
npm run worker:email     # 终端 2，package.json 已配脚本

登录后 POST /api/orders → API 快速 201，Worker 控制台打印 mock 邮件。Worker 挂了任务不丢，重启后继续消费。

生产常用 BullMQ（重试、延迟、面板）；本课手写 List 是为理解「入队 / 出队 / 独立进程」。

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三项对照 & 本地启动

	缓存	限流	队列
解决	读慢、DB 压力	防刷	HTTP 不等慢任务
Redis 类型	String	String（计数）	List
进程	1	1	2（API + Worker）

docker start redis-study
npm run dev
npm run worker:email    # 测下单队列时需要