Redis 是高性能的 KV 内存数据库,除了做缓存中间件的基本作用外还有很多用途,比如胖哥以前分享的Redis GEO 地理位置信息计算。Redis 提供了丰富的命令来供我们使用以实现一些计算。Redis 的单个命令都是原子性的,有时候我们希望能够组合多个 Redis 命令,并让这个组合也能够原子性的执行,甚至可以重复使用。Redis 开发者意识到这种场景还是很普遍的,就在 2.6 版本中引入了一个特性来解决这个问题,这就是 Redis 执行 Lua 脚本。
Lua 也算一门古老的语言了,玩魔兽世界的玩家应该对它不陌生,WOW 的插件就是用 Lua 脚本编写的。在高并发的网络游戏中 Lua 大放异彩被广泛使用。
Lua 广泛作为其它语言的嵌入脚本,尤其是 C/C++,语法简单,小巧,源码一共才 200 多 K,这可能也是 Redis 官方选择它的原因。
另一款明星软件 Nginx 也支持 Lua,利用 Lua 也可以实现很多有用的功能。
Redis 官方指南也指出不要在 Lua 脚本中编写过于复杂的逻辑。
为了实现一个功能就要学习一门语言,这看起来就让人有打退堂鼓的感觉。其实 Lua 并不难学,而且作为本文的场景来说我们不需要去学习 Lua 的完全特性,要在 Redis 中轻量级使用 Lua 语言。这对掌握了 Java 这种重量级语言的你来说根本不算难事。这里胖哥只对 Redis 中的涉及到的基本语法说一说。
Lua 在 Redis 脚本中我个人建议只需要使用下面这几种类型:
nil
空boolean
布尔值number
数字string
字符串table
表声明类型非常简单,不用携带类型。
--- 全局变量
name = 'felord.cn'
--- 局部变量
local age = 18
Redis 脚本在实践中不要使用全局变量,局部变量效率更高。
前面四种非常好理解,第五种table
需要简单说一下,它既是数组又类似 Java 中的HashMap
(字典),它是 Lua 中仅有的数据结构。
数组不分具体类型,演示如下
Lua 5.1.5 Copyright (C) 1994-2012 Lua.org, PUC-Rio
> arr_table = {'felord.cn','Felordcn',1}
> print(arr_table[1])
felord.cn
> print(arr_table[3])
1
> print(#arr_table)
3
作为字典:
Lua 5.1.5 Copyright (C) 1994-2012 Lua.org, PUC-Rio
> arr_table = {name = 'felord.cn', age = 18}
> print(arr_table['name'])
felord.cn
> print(arr_table.name)
felord.cn
> print(arr_table[1])
nil
> print(arr_table['age'])
18
> print(#arr_table)
0
混合模式:
Lua 5.1.5 Copyright (C) 1994-2012 Lua.org, PUC-Rio
> arr_table = {'felord.cn','Felordcn',1,age = 18,nil}
> print(arr_table[1])
felord.cn
> print(arr_table[4])
nil
> print(arr_table['age'])
18
> print(#arr_table)
3
❗
#
取 table 的长度不一定精准,慎用。同时在 Redis 脚本中避免使用混合模式的 table,同时元素应该避免包含空值nil
。在不确定元素的情况下应该使用循环来计算真实的长度。
判断非常简单,格式为:
local a = 10
if a < 10 then
print('a小于10')
elseif a < 20 then
print('a小于20,大于等于10')
else
print('a大于等于20')
end
local arr = {1,2,name='felord.cn'}
for i, v in ipairs(arr) do
print('i = '..i)
print('v = '.. v)
end
print('-------------------')
for i, v in pairs(arr) do
print('p i = '..i)
print('p v = '.. v)
end
打印结果:
i = 1
v = 1
i = 2
v = 2
-----------------------
p i = 1
p v = 1
p i = 2
p v = 2
p i = name
p v = felord.cn
像 Python 一样,Lua 也可以返回多个返回值。不过在 Redis 的 Lua 脚本中不建议使用此特性,如果有此需求请封装为数组结构。在 Spring Data Redis 中支持脚本的返回值规则可以从这里分析:
public static ReturnType fromJavaType(@Nullable Class<?> javaType) {
if (javaType == null) {
return ReturnType.STATUS;
}
if (javaType.isAssignableFrom(List.class)) {
return ReturnType.MULTI;
}
if (javaType.isAssignableFrom(Boolean.class)) {
return ReturnType.BOOLEAN;
}
if (javaType.isAssignableFrom(Long.class)) {
return ReturnType.INTEGER;
}
return ReturnType.VALUE;
}
胖哥在实践中会使用 List
、Boolean
、Long
三种,避免出现幺蛾子。
到此为止 Redis Lua 脚本所需要知识点就完了,其它的函数、协程等特性也不应该在 Redis Lua 脚本中出现,用到内置函数的话搜索查询一下就行了。
在接触一门新的技术时先要中规中矩的使用,如果你想玩花活就意味着更高的学习成本。
接下来就是 Redis Lua 脚本的实际操作了。
Redis 中使用EVAL
命令来直接执行指定的 Lua 脚本。
EVAL luascript numkeys key [key ...] arg [arg ...]
EVAL
命令的关键字。luascript
Lua 脚本。numkeys
指定的 Lua 脚本需要处理键的数量,其实就是 key
数组的长度。key
传递给 Lua 脚本零到多个键,空格隔开,在 Lua 脚本中通过 KEYS[INDEX]
来获取对应的值,其中1 <= INDEX <= numkeys
。arg
是传递给脚本的零到多个附加参数,空格隔开,在 Lua 脚本中通过ARGV[INDEX]
来获取对应的值,其中1 <= INDEX <= numkeys
。接下来我简单来演示获取键hello
的值得简单脚本:
127.0.0.1:6379> set hello world
OK
127.0.0.1:6379> get hello
"world"
127.0.0.1:6379> EVAL "return redis.call('GET',KEYS[1])" 1 hello
"world"
127.0.0.1:6379> EVAL "return redis.call('GET','hello')"
(error) ERR wrong number of arguments for 'eval' command
127.0.0.1:6379> EVAL "return redis.call('GET','hello')" 0
"world"
从上面的演示代码中发现,KEYS[1]
可以直接替换为hello
,但是 Redis 官方文档指出这种是不建议的,目的是在命令执行前会对命令进行分析,以确保 Redis Cluster 可以将命令转发到适当的集群节点。
numkeys
无论什么情况下都是必须的命令参数。
在上面的例子中我们通过redis.call()
来执行了一个SET
命令,其实我们也可以替换为redis.pcall()
。它们唯一的区别就在于处理错误的方式,前者执行命令错误时会向调用者直接返回一个错误;而后者则会将错误包装为一个我们上面讲的table
表格:
127.0.0.1:6379> EVAL "return redis.call('no_command')" 0
(error) ERR Error running script (call to f_1e6efd00ab50dd564a9f13e5775e27b966c2141e): @user_script:1: @user_script: 1: Unknown Redis command called from Lua script
127.0.0.1:6379> EVAL "return redis.pcall('no_command')" 0
(error) @user_script: 1: Unknown Redis command called from Lua script
这就像 Java 遇到一个异常,前者会直接抛出一个异常;后者会把异常处理成 JSON 返回。
由于在 Redis 中存在 Redis 和 Lua 两种不同的运行环境,在 Redis 和 Lua 互相传递数据时必然发生对应的转换操作,这种转换操作是我们在实践中不能忽略的。例如如果 Lua 脚本向 Redis 返回小数,那么会损失小数精度;如果转换为字符串则是安全的。
127.0.0.1:6379> EVAL "return 3.14" 0
(integer) 3
127.0.0.1:6379> EVAL "return tostring(3.14)" 0
"3.14"
根据胖哥经验传递字符串、整数是安全的,其它需要你去仔细查看官方文档并进行实际验证。
Lua 脚本在 Redis 中是以原子方式执行的,在 Redis 服务器执行EVAL
命令时,在命令执行完毕并向调用者返回结果之前,只会执行当前命令指定的 Lua 脚本包含的所有逻辑,其它客户端发送的命令将被阻塞,直到EVAL
命令执行完毕为止。因此 LUA 脚本不宜编写一些过于复杂了逻辑,必须尽量保证 Lua 脚本的效率,否则会影响其它客户端。
加载脚本到缓存以达到重复使用,避免多次加载浪费带宽,每一个脚本都会通过 SHA 校验返回唯一字符串标识。需要配合EVALSHA
命令来执行缓存后的脚本。
127.0.0.1:6379> SCRIPT LOAD "return 'hello'"
"1b936e3fe509bcbc9cd0664897bbe8fd0cac101b"
127.0.0.1:6379> EVALSHA 1b936e3fe509bcbc9cd0664897bbe8fd0cac101b 0
"hello"
既然有缓存就有清除缓存,但是遗憾的是并没有根据 SHA 来删除脚本缓存,而是清除所有的脚本缓存,所以在生产中一般不会再生产过程中使用该命令。
以 SHA 标识为参数检查一个或者多个缓存是否存在。
127.0.0.1:6379> SCRIPT EXISTS 1b936e3fe509bcbc9cd0664897bbe8fd0cac101b 1b936e3fe509bcbc9cd0664897bbe8fd0cac1012
1) (integer) 1
2) (integer) 0
终止正在执行的脚本。但是为了数据的完整性此命令并不能保证一定能终止成功。如果当一个脚本执行了一部分写的逻辑而需要被终止时,该命令是不凑效的。需要执行SHUTDOWN nosave
在不对数据执行持久化的情况下终止服务器来完成终止脚本。
了解了上面这些知识基本上可以满足开发一些简单的 Lua 脚本了。但是实际开发中还是有一些要点的。
function
函数,整个脚本作为一个函数的函数体。local
关键字。key
分到相同机器,也就是同一个插槽(slot)中,可采用Redis Hash Tag技术。本文对 Redis Lua 脚本的场景以及编写 Redis Lua 脚本所需要的 Lua 编程语法进行了详细的讲解和演示,也对 Redis Lua 脚本在实际开发中需要注意的一些要点进行了分享。希望能够帮助你掌握此技术。今天的分享就到这里,下次我将分享如何在实际 Redis 开发中使用 Lua 脚本,所以这一篇一定要进行掌握。多多关注:码农小胖哥 获取更多编程知识干货。