สร้างตัวย่อ URL ประสิทธิภาพสูงด้วย Node.js และ Redis Distributed Caching

สร้าง .env ไฟล์ในรูทของโปรเจ็กต์ของคุณ:

PORT=3000
REDIS_HOST_1=localhost
REDIS_PORT_1=6379
REDIS_HOST_2=localhost
REDIS_PORT_2=6380
REDIS_HOST_3=localhost
REDIS_PORT_3=6381

ตัวแปรเหล่านี้กำหนดโฮสต์และพอร์ต Redis ที่เราจะใช้

ขั้นตอนที่ 2:การตั้งค่าอินสแตนซ์ Redis

เราจะใช้ Docker เพื่อจำลองสภาพแวดล้อมแบบกระจายด้วยอินสแตนซ์ Redis หลายรายการ

เรียกใช้คำสั่งต่อไปนี้เพื่อเริ่มคอนเทนเนอร์ Redis สามคอนเทนเนอร์:

docker run -p 6379:6379 --name redis1 -d redis
docker run -p 6380:6379 --name redis2 -d redis
docker run -p 6381:6379 --name redis3 -d redis

การดำเนินการนี้จะตั้งค่าอินสแตนซ์ Redis สามอินสแตนซ์ที่ทำงานบนพอร์ตที่ต่างกัน เราจะใช้อินสแตนซ์เหล่านี้เพื่อใช้งานการแฮชที่สอดคล้องกัน และการแบ่งส่วน

ขั้นตอนที่ 3:การใช้บริการย่อ URL

มาสร้างไฟล์แอปพลิเคชันหลักของเรา index.js :

require('dotenv').config();
const express = require('express');
const redis = require('redis');
const shortid = require('shortid');
const app = express();
app.use(express.json());
const redisClients = [
 redis.createClient({ host: process.env.REDIS_HOST_1, port: process.env.REDIS_PORT_1 }),
 redis.createClient({ host: process.env.REDIS_HOST_2, port: process.env.REDIS_PORT_2 }),
 redis.createClient({ host: process.env.REDIS_HOST_3, port: process.env.REDIS_PORT_3 })
];
// Hash function to distribute keys among Redis clients
function getRedisClient(key) {
 const hash = key.split('').reduce((acc, char) => acc + char.charCodeAt(0), 0);
 return redisClients[hash % redisClients.length];
}
// Endpoint to shorten a URL
app.post('/shorten', async (req, res) => {
 const { url } = req.body;
 if (!url) return res.status(400).send('URL is required');
 const shortId = shortid.generate();
 const redisClient = getRedisClient(shortId);
 await redisClient.set(shortId, url);
 res.json({ shortUrl: `http://localhost:${process.env.PORT}/${shortId}` });
});
// Endpoint to retrieve the original URL
app.get('/:shortId', async (req, res) => {
 const { shortId } = req.params;
 const redisClient = getRedisClient(shortId);
 redisClient.get(shortId, (err, url) => {
 if (err || !url) {
 return res.status(404).send('URL not found');
 }
 res.redirect(url);
 });
});
app.listen(process.env.PORT, () => {
 console.log(`Server running on port ${process.env.PORT}`);
});

ดังที่คุณเห็นในโค้ดนี้ เรามี:

1. การแฮชที่สม่ำเสมอ :

   • เราแจกจ่ายคีย์ (URL แบบสั้น) ไปยังไคลเอนต์ Redis หลายเครื่องโดยใช้ฟังก์ชันแฮชแบบง่าย

   • ฟังก์ชันแฮชช่วยให้แน่ใจว่า URL มีการกระจายเท่าๆ กันในอินสแตนซ์ Redis

2. การย่อ URL :

   • /ย่อ จุดสิ้นสุดยอมรับ URL แบบยาวและสร้าง ID แบบสั้นโดยใช้ shortid ห้องสมุด

   • URL แบบสั้นจะถูกจัดเก็บไว้ในอินสแตนซ์ Redis ตัวใดตัวหนึ่งโดยใช้ฟังก์ชันแฮชของเรา

3. การเปลี่ยนเส้นทาง URL :

   • /:shortId จุดสิ้นสุดดึง URL ดั้งเดิมจากแคชและเปลี่ยนเส้นทางผู้ใช้

   • หากไม่พบ URL ในแคช จะเป็น 404 การตอบสนองถูกส่งกลับ

ขั้นตอนที่ 4:การใช้งานการทำให้แคชใช้งานไม่ได้

ในแอปพลิเคชันในโลกแห่งความเป็นจริง URL อาจหมดอายุหรือเปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไป เพื่อจัดการกับสิ่งนี้ เราจำเป็นต้องดำเนินการ การทำให้แคชใช้ไม่ได้ .

การเพิ่มการหมดอายุให้กับ URL ที่แคชไว้

มาแก้ไข index.js ของเรากันดีกว่า ไฟล์เพื่อตั้งเวลาหมดอายุสำหรับแต่ละรายการที่แคชไว้:

// Endpoint to shorten a URL with expiration
app.post('/shorten', async (req, res) => {
 const { url, ttl } = req.body; // ttl (time-to-live) is optional
 if (!url) return res.status(400).send('URL is required');
 const shortId = shortid.generate();
 const redisClient = getRedisClient(shortId);
 await redisClient.set(shortId, url, 'EX', ttl || 3600); // Default TTL of 1 hour
 res.json({ shortUrl: `http://localhost:${process.env.PORT}/${shortId}` });
});

• TTL (ระยะเวลาใช้งานจริง) :เราตั้งเวลาหมดอายุเริ่มต้นไว้ที่ 1 ชั่วโมง สำหรับ URL แบบสั้นแต่ละรายการ คุณสามารถปรับแต่ง TTL สำหรับแต่ละ URL ได้หากต้องการ

• แคชใช้ไม่ได้ :เมื่อ TTL หมดอายุ รายการจะถูกลบออกจากแคชโดยอัตโนมัติ

ขั้นตอนที่ 5:การตรวจสอบการวัดแคช

เพื่อตรวจสอบ การเข้าถึงแคช และพลาด เราจะเพิ่มการบันทึกลงในจุดสิ้นสุดของเราใน index.js :

app.get('/:shortId', async (req, res) => {
 const { shortId } = req.params;
 const redisClient = getRedisClient(shortId);
 redisClient.get(shortId, (err, url) => {
 if (err || !url) {
 console.log(`Cache miss for key: ${shortId}`);
 return res.status(404).send('URL not found');
 }
 console.log(`Cache hit for key: ${shortId}`);
 res.redirect(url);
 });
});

ต่อไปนี้คือสิ่งที่เกิดขึ้นในโค้ดนี้:

• การเข้าถึงแคช :หากพบ URL ในแคช แสดงว่าเป็นการเข้าใช้แคช

• แคชหายไป :หากไม่พบ URL แสดงว่าแคชหายไป

• การบันทึกนี้จะช่วยคุณตรวจสอบประสิทธิภาพของแคชแบบกระจายของคุณ

ขั้นตอนที่ 6:ทดสอบแอปพลิเคชัน

1. เริ่มต้นอินสแตนซ์ Redis ของคุณ :

docker start redis1 redis2 redis3

1. เรียกใช้เซิร์ฟเวอร์ Node.js :

node index.js

1. ทดสอบปลายทาง ใช้ 40 หรือบุรุษไปรษณีย์:

   • ย่อ URL:

      POST http://localhost:3000/shorten
      Body: { "url": "https://example.com" }
     

   • เข้าถึง URL แบบสั้น:

      GET http://localhost:3000/{shortId}
     

บทสรุป:สิ่งที่คุณได้เรียนรู้

ขอแสดงความยินดี! คุณได้สร้างบริการย่อ URL ที่ปรับขนาดได้สำเร็จแล้ว ด้วย แคชแบบกระจาย โดยใช้ Node.js และ Redis ตลอดบทแนะนำนี้ คุณได้เรียนรู้วิธี:

1. ใช้การแฮชที่สอดคล้องกัน เพื่อกระจายรายการแคชไปยังอินสแตนซ์ Redis หลายรายการ

2. เพิ่มประสิทธิภาพแอปพลิเคชันของคุณด้วยกลยุทธ์การทำให้แคชใช้ไม่ได้ เพื่อให้ข้อมูลอัปเดตอยู่เสมอ

3. ใช้ นักเทียบท่า เพื่อจำลองสภาพแวดล้อมแบบกระจายด้วยโหนด Redis หลายโหนด

4. ตรวจสอบการเข้าถึงแคชและการพลาด เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน

ขั้นตอนถัดไป:

• เพิ่มฐานข้อมูล :จัดเก็บ URL ในฐานข้อมูลเพื่อความคงอยู่นอกเหนือจากแคช

• ใช้งานการวิเคราะห์ :ติดตามจำนวนคลิกและการวิเคราะห์สำหรับ URL แบบสั้น

• ปรับใช้กับระบบคลาวด์ :ปรับใช้แอปพลิเคชันของคุณโดยใช้ Kubernetes เพื่อการปรับขนาดอัตโนมัติและความยืดหยุ่น

ขอให้สนุกกับการเขียนโค้ด!

เรียนรู้การเขียนโค้ดฟรี หลักสูตรโอเพ่นซอร์สของ freeCodeCamp ช่วยให้ผู้คนมากกว่า 40,000 คนได้งานในตำแหน่งนักพัฒนา เริ่มต้น