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快速入门Redis调用Lua脚本及使用场景介绍

Redis 是一种非常流行的内存数据库,常用于数据缓存与高频数据存储。大多数开发人员可能听说过redis可以运行 Lua 脚本,但是可能不知道redis在什么情况下需要使用到Lua脚本。

一、阅读本文前置条件

二、为什么需要Lua脚本

简而言之:Lua脚本带来性能的提升

  • 很多应用的服务任务包含多步redis操作以及使用多个redis命令,这时你可以使用Redis结合Lua脚本,会为你的应用带来更好的性能。
  • 另外包含在一个Lua脚本里面的redis命令具备原子性,当你面对高并发场景下的redis数据库操作时,可以有效避免多线程操作产生脏数据。

三、学点Lua语法

说了那么多,Lua不会怎么办?不要慌!Lua其实很简单,如果你曾经学习过任何一门编程语言,学习Lua都非常简单。下面给大家举几个例子学习一下:

3.1.一个简单的例子

Lua脚本通过各种语言的redis客户端都可以调用,我们就简单一点使用redis-cli
看下面的redis命令行:

eval "redis.call('set', KEYS[1], ARGV[1])" 1 key:name value

EVAL命令行后面跟着的是Lua脚本:"redis.call('set', KEYS[1], ARGV[1])",放到编程语言里面就是一段字符串,跟在Lua脚本字符串后面的三个参数依次是:

  1. redis Lua脚本所需要的KEYS的数量 ,只有一个KEYS[1],所以紧跟脚本之后的参数值是1
  2. Lua 脚本需要的参数KEYS[1]的参数值,在我们的例子中值为key:name
  3. Lua 脚本需要的参数ARGV[1]的参数值,在我们的例子中值为value

Lua脚本中包括两组参数:KEYS[]ARGV[],两个数组下标从1开始。一个值得去遵守的最佳实践是:把redis操作所需的key通过KEYS进行参数传递,其他的Lua脚本所需的参数通过ARGV进行传递。

上面的脚本执行完成之后,我们使用下面的Lua脚本来进行验证,如果该脚本的返回值是”value”,与我们之前设置的key:name的值相同,则表示我们的Lua脚本被正确执行了。

eval "return redis.call('get', KEYS[1])" 1 key:name

3.2.仔细看下Lua脚本里的内容

我们的第一个Lua脚本只包含一条语句,调用redis.call

redis.call('set', KEYS[1], ARGV[1])

所以在Lua脚本里面可以通过redis.call执行redis命令,call方法的第一个参数就是redis命令的名称,因为我们调用的是redis 的set命令,所以需要传递key和value两个参数。

我们第二个脚本不只是执行了一个脚本,因为执行get命令还返回了执行结果。注意脚本中有一个return 关键字。

eval "return redis.call('get', KEYS[1])" 1 key:name

当然如果只是上面的这么简单的Lua脚本,还不如直接使用命令行更方便。我们实际使用到的Lua脚本会比上面的复杂,上面的Lua脚本只是一个Hello World。

3.3. 复杂点的例子

我曾使用Lua脚本从一个hash map里面按照一定的顺序获取若干key对应的值。对应的顺序在一个zset排序集合中进行保存,数据设置及排序可以通过下面的完成。

# 设置hkeys为键Hash值
hmset hkeys key:1 value:1 key:2 value:2 key:3 value:3 key:4 value:4 key:5 value:5 key:6 value:6
# 建一个order为键的集合,并给出顺序
zadd order 1 key:3 2 key:1 3 key:2

如果不知道hmset和zadd命令的作用,可以参考hmsetzadd

执行下面的Lua脚本

eval "local order = redis.call('zrange', KEYS[1], 0, -1); return redis.call('hmget',KEYS[2],unpack(order));" 2 order hkeys

你将看到如下的输出结果

“value:3”
“value:1”
“value:2”
  • 通过zrange取出order集合里面的数据,即:[ key:3 , key:1 , key:2]
  • 然后通过unpack函数将[ key:3 , key:1 ,key:2] 转成 key:3 key:1 key:2
  • 最后执行 hmget hkeys key:3 key:1 key:2,所以得到上面的输出结果

四、Lua脚本预加载

Redis可以对Lua脚本进行预加载,可以通过script load命令把Lua脚本预加载到redis里面。

script load "return redis.call('get', KEYS[1])"

预加载完成之后,你会看到下面的一段输出

“4e6d8fc8bb01276962cce5371fa795a7763657ae”

这是一个具有唯一性的hash字符串,这个hash就代表着我们刚刚预加载的Lua脚本,我们可以通过EVALSHA命令执行该脚本。如:

evalsha 4e6d8fc8bb01276962cce5371fa795a7763657ae 1 key:name

执行的结果与下面的是一致的。

eval "return redis.call('get', KEYS[1])" 1 key:name

五、一个修改 JSON数据的例子?

有些开发人员有的时候可能会将JSON数据保存在Redis里面,我们先不说这样做是不是一种好的方式,我们只来谈一下如何通过Lua脚本修改JSON数据。

正常情况下,你需要修改一个JSON Object,你需要把它从redis里面查询回来,解析它,修改key值,然后再将它序列化保存到redis里面。这样做有几个问题:

  1. 高并发场景下无法保证原子性,另一个线程可以在当前线程获取和设置Object操作之间更改这个JSON数据。在这种情况下,将丢失更新。
  2. 性能问题。如果您经常进行这样的更改并且JSON数据相当大,这可能会成为应用的性能瓶颈。因为你经常性的进行取数据,存数据。

通过在 Lua 中实现上面逻辑,因为redis的Lua脚本是在服务端执行的,一方面可以保证操作的原子性,解决高并发丢失更新的问题,另一方面节省网络传输同时提升性能。

下面我们向redis里面保存一个测试JSON 字符串:obj

set obj '{"a":"foo","b":"bar"}'

现在,让我们运行我们的脚本:

EVAL 'local obj = redis.call("get",KEYS[1]); local obj2 = string.gsub(obj,"(" .. ARGV[1] .. "/":)([^,}]+)", "%1" .. ARGV[2]);  return redis.call("set",KEYS[1],obj2);' 1 obj b bar2
  • local obj = redis.call("get",KEYS[1]); 其中KEYS[1]=obj,所以返回值obj= '{"a":"foo","b":"bar"}'
  • local obj2 = string.gsub(obj,"(" .. ARGV[1] .. "/":)([^,}]+)", "%1" .. ARGV[2]);..是Lua脚本的字符串连接符号;我们使用 RegEx 模式来匹配密钥并替换其值,如果对表达式不熟悉,自行补课;”%1″表示第一个被匹配的子串,”%1″ .. ARGV[2] 等于 “b”:”bar2″,并使用gsub进行替换。
  • 最后将结果返回,obj的JSON对象的结果如下:
{"a":"foo","b":"bar2"}

六、总结

我建议只有在你能证明它能带来更好的性能时才使用Lua脚本。如果你只是想要保证redis操作原子性,那么可以使用transactions事务。不一定非要使用Lua脚本。

此外redis Lua脚本不应太长。因为当脚本运行时相当于为被操作对象加锁,其他操作都在等待它完成。如果Lua脚本需要相当长的时间执行,则可能会导致瓶颈而不是提高性能。Lua脚本在达到超时后停止(默认情况下为 5 秒)。

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