摘要:全局变量保护为了防止不必要的数据泄漏进环境,脚本不允许创建全局变量。调用命令在内置的解析器中,调用和函数执行的命令。它们除了处理错误的行为不一样外,其他行为都保持一致。相关文章进入的世界在的应用
首发于 樊浩柏科学院
Redis 从 2.6 版本起,也已开始支持 Lua 脚本,我们可以更加得心应手地使用或扩展 Redis,特别是在高并发场景下 Lua 脚本提供了更高效、可靠的解决方案。
为什么要使用Lua我们先看一个抢购场景下 商品库存 的问题,用 PHP 可简单实现为:
$key = "number:string"; $redis = new Redis(); $number = $redis->get($key); if ($number <= 0) { return 0; } $redis->decr($key); return $number--;
这段代码其实存在问题,高并发时会出现库存超卖的情况,因为上述操作在 Redis 中不是原子操作,会导致库存逻辑的判断失效。尽管可以通过优化代码来解决问题,比如使用 Decr 原子操作命令、或者使用 锁 的方式,但这里使用 Lua 脚本来解决。
local key = "number:string" local number = tonumber(redis.call("GET", key)) if number <= 0 then return 0 end redis.call("DECR", key) return number--
这段脚本代码虽然是 Lua 语言编写( 进入Lua的世界),但是其实就是 PHP 版本的翻译版。那为什么这样,Lua 脚本就能解决库存问题了呢?
Redis 中嵌入 Lua 脚本,所具有的几个特性为:
原子操作:Redis 将整个 Lua 脚本作为一个原子执行,无需考虑并发,无需使用事务来保证数据一致性;
高性能:嵌入 Lua 脚本后,可以减少多个命令执行的网络开销,进而间接提高 Redis 性能;
可复用:Lua 脚本会保存于 Redis 中,客户端都可以使用这些脚本;
在Redis中嵌入Lua 使用Lua解析器Redis 提供了 EVAL(直接执行脚本) 和 EVALSHA(执行 SHA1 值的脚本) 这两个命令,可以使用内置的 Lua 解析器执行 Lua 脚本。语法格式为:
EVAL script numkeys key [key ...] arg [arg ...]
EVALSHA sha1 numkeys key [key ...] arg [arg ...]
参数说明:
script / sha1:EVAL 命令的第一个参数为需要执行的 Lua 脚本字符,EVALSHA 命令的一个参数为 Lua 脚本的 SHA1 值
numkeys:表示 key 的个数
key [key ...]:从第三个参数开始算起,表示在脚本中所用到的那些 Redis 键(key),这些键名参数可以在 Lua 中通过全局数组 KYES[i] 访问
arg [arg ...]:附加参数,在 Lua 中通过全局数组 ARGV[i] 访问
EVAL 命令的使用示例:
> EVAL "return {KEYS[1],KEYS[2],ARGV[1],ARGV[2]}" 2 key1 key2 first second 1) "key1" 2) "key2" 3) "first" 4) "second"
每次使用 EVAL 命令都会传递需执行的 Lua 脚本内容,这样增加了宽带的浪费。Redis 内部会永久保存被运行在脚本缓存中,所以使用 EVALSHA(建议使用) 命令就可以根据脚本 SHA1 值执行对应的 Lua 脚本。
> SCRIPT LOAD "return "hello"" "1b936e3fe509bcbc9cd0664897bbe8fd0cac101b" > EVALSHA 1b936e3fe509bcbc9cd0664897bbe8fd0cac101b 0 "hello"
Redis 中执行 Lua 脚本都是以原子方式执行,所以是原子操作。另外,redis-cli 命令行客户端支持直接使用--eval lua_file参数执行 Lua 脚本。
Redis 中有关脚本的命令除了 EVAL 和 EVALSHA 外,其他常用命令 如下:
命令 | 描述 |
---|---|
SCRIPT EXISTS script [script ...] | 查看脚本是是否保存在缓存中 |
SCRIPT FLUSH | 从缓存中移除所有脚本 |
SCRIPT KILL | 杀死当前运行的脚本 |
SCRIPT LOAD script | 将脚本添加到缓存中,不立即执行 返回脚本SHA1值 |
由于 Redis 和 Lua 都有各自定义的数据类型,所以在使用执行完 Lua 脚本后,会存在一个数据类型转换的过程。
Lua 到 Redis 类型转换与 Redis 到 Lua 类型转换相同部分关系:
Lua 类型 | Redis 返回类型 | 说明 |
---|---|---|
number | integer | 浮点数会转换为整数 3.333-->3 |
string | bulk | |
table(array) | multi bulk | |
boolean false | nil |
> EVAL "return 3.333" 0 (integer) 3 > EVAL "return "fhb"" 0 "fhb" > EVAL "return {"fhb", "lw", "lbf"}" 0 1) "fhb" 2) "lw" 3) "lbf" > EVAL "return false" 0 (nil)
需要注意的是,从 Lua 转化为 Redis 类型比 Redis 转化为 Lua 类型多了一条 额外 规则:
Lua 类型 | Redis 返回类型 | 说明 |
---|---|---|
boolean true | integer | 返回整型 1 |
> EVAL "return true" 0 (integer) 1
总而言之,类型转换的原则 是将一个 Redis 值转换成 Lua 值,之后再将转换所得的 Lua 值转换回 Redis 值,那么这个转换所得的 Redis 值应该和最初时的 Redis 值一样。
全局变量保护为了防止不必要的数据泄漏进 Lua 环境, Redis 脚本不允许创建全局变量。
-- 定义全局函数 function f(n) return n * 2 end return f(4);
执行redis-cli --eval function.lua命令,会抛出尝试定义全局变量的错误:
(error) ERR Error running script (call to f_0a602c93c4a2064f8dc648c402aa27d68b69514f): @enable_strict_lua:8: user_script:1: Script attempted to create global variable "f"Lua脚本调用Redis命令
Redis 创建了用于与 Lua 环境协作的组件—— 伪客户端,它负责执行 Lua 脚本中的 Redis 命令。
调用Redis命令在 Redis 内置的 Lua 解析器中,调用 redis.call() 和 redis.pcall() 函数执行 Redis 的命令。它们除了处理错误的行为不一样外,其他行为都保持一致。调用 格式:
redis.call(command, [key ...], arg [arg ...] )
redis.pcall(command, [key ...], arg [arg ...] )
> EVAL "return redis.call("SET", "name", "fhb")" 0 > EVAL "return redis.pcall("GET", "name")" 0 "fhb"Redis日志
在 Lua 脚本中,可以通过调用 redis.log() 函数来写 Redis 日志。格式为:
redis.log(loglevel, message)
loglevel 参数可以是 redis.LOG_DEBUG、redis.LOG_VERBOSE、redis.LOG_NOTICE、redis.LOG_WARNING 的任意值。
查看redis.conf日志配置信息:
# logleval必须一致才会记录 loglevel notice logfile "/home/logs/redis.log"
Lua 写 Redis 日志示例:
> EVAL "redis.log(redis.LOG_NOTICE, "I am fhb")" 0 113:M 04 Sep 13:12:36.229 * I am fhb案例 API 访问速率控制
通过 Lua 实现一个针对用户的 API 访问速率控制,Lua 代码如下:
local key = "rate.limit:string:" .. KEYS[1] local limit = tonumber(ARGV[1]) local expire_time = tonumber(ARGV[2]) local times = redis.call("INCR", key) if times == 1 then redis.call("EXPIRE", key, expire_time) end if times > limit then return 0 end return 1
KEYS[1] 可以用 API 的 URI + 用户 uid 组成,ARGV[1] 为单位时间限制访问的次数,ARGV[2] 为限制的单位时间。
批量HGETTALL这个例子演示通过 Lua 实现批量 HGETALL,当然也可以使用 管道 实现。
-- KEYS为uid数组 local users = {} for i,uid in ipairs(KEYS) do local user = redis.call("hgetall", uid) if user ~= nil then table.insert(users, i, user) end end return users注意事项
虽然使用 Lua 脚本给我们带来了许多便利,但是需要注意几个使用事项:
Lua 脚本在执行时是阻塞的,不应该在 Lua 脚本中有耗时的处理逻辑;
在集群模式时,Lua 脚本必须使用参数 key 传递需操作的 Redis 的 key,且要求所操作的 key 都在同一个 slot 节点上,可以使用以{}标记的 hash tag 方式解决。
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