Реализация и бенчмаркинг структур данных для высокопроизводительного кэширования в памяти на Node.js

Аннотация

В статье представлено исследование и сравнительный анализ трёх структур данных для организации высокопроизводительного кэширования в оперативной памяти в среде Node.js: стандартной хэш-таблицы (Map) с FIFO-вытеснением, классического LRU-кэша (Least Recently Used) на основе двусвязного списка и циклического буфера (Ring Buffer). В рамках тестового стенда, развёрнутого в изолированном Docker-контейнере, проведены замеры пропускной способности (операций в секунду), потребления памяти (Heap size) и процента попаданий (Hit Rate) при моделировании нагрузки, распределённой по закону Ципфа. Приведены фрагменты реализации алгоритмов на TypeScript и конфигурация бенчмарк-теста. Результаты показывают, что Ring Buffer обеспечивает максимальную скорость операций (4,8 млн ops/sec) и минимальное давление на сборщик мусора V8, LRU демонстрирует наилучший показатель Hit Rate (94%), а стандартный Map с FIFO-вытеснением уступает специализированным структурам по всем ключевым метрикам. Сформулированы практические рекомендации по выбору структуры данных в зависимости от профиля нагрузки и требований к задержкам.