高性能服务开发利器：redis+lua

Redis 与 Lua 脚本的结合，其核心价值在于 ​原子性操作​ 和 ​减少网络开销。

一、Redis 执行 Lua 脚本的优势​

1. ​原子性​
   • Lua 脚本在 Redis 中原子执行，避免多命令竞态条件。
2. ​减少网络开销​
   • 将多个 Redis 命令合并为一个脚本，减少客户端与 Redis 之间的通信次数。
3. ​高性能​
   • Redis 会将 Lua 脚本缓存（通过 SHA1 摘要），后续通过 EVALSHA 直接调用，减少传输开销。
4. ​复杂逻辑支持​
   • 支持条件判断、循环等复杂逻辑，突破 Redis 单命令的限制。

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二、基本用法​

1. ​执行 Lua 脚本​

• ​**EVAL 命令**​：直接执行脚本。

  EVAL "return redis.call('SET', KEYS[1], ARGV[1])" 1 mykey hello
  -- KEYS[1] 对应 mykey，ARGV[1] 对应 hello

• ​**EVALSHA 命令**​：通过 SHA1 摘要执行已缓存的脚本。

  EVALSHA a1b2c3d4... 1 mykey hello

2. ​参数传递​

• KEYS 和 ARGV 是 Redis 与 Lua 之间的参数传递约定：
  • KEYS：用于指定 Redis 键（支持多个键，常用于集群分片）。
  • ARGV：用于传递非键参数（如值、标志位等）。
• ​示例​：

  EVAL "return {KEYS[1], ARGV[1]}" 1 key1 arg1
  -- 返回 { "key1", "arg1" }

3. ​在 Lua 中调用 Redis 命令​

• 使用 redis.call() 或 redis.pcall() 执行 Redis 命令：

  -- 示例：原子递增并设置过期时间
  EVAL "
    local count = redis.call('INCR', KEYS[1])
    if count == 1 then
      redis.call('EXPIRE', KEYS[1], ARGV[1])
    end
    return count
  " 1 my_counter 60

  • redis.call() 遇到错误会抛出异常，终止脚本；redis.pcall() 会捕获错误并返回错误表。

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三、高级特性​

1. ​原子性与隔离性​

• ​原子性​：脚本执行期间，其他客户端命令会被阻塞。
• ​隔离性​：Lua 脚本中不能访问外部全局变量，且 Redis 会重置脚本的 Lua 环境。

2. ​脚本缓存与复用​

• 使用 SCRIPT LOAD 预先缓存脚本，获取 SHA1 摘要：

  SCRIPT LOAD "return redis.call('GET', KEYS[1])"
  -- 返回 SHA1 摘要，如 'abc123...'

• 后续通过 EVALSHA + SHA1 执行，避免重复传输脚本内容。

3. ​错误处理​

• ​抛出异常​：使用 error() 函数返回错误信息。

  EVAL "if #KEYS == 0 then error('KEYS missing') end" 0

• ​捕获异常​：在客户端检查返回值类型，例如：

  local ok, result = pcall(redis.call, 'GET', 'nonexistent_key')
  if not ok then
    return {err = result}
  end

4. ​调试技巧​

• ​日志输出​：使用 redis.log(redis.LOG_DEBUG, 'message') 输出调试信息到 Redis 日志。
• ​模拟断点​：在脚本中插入 redis.breakpoint()（需配合调试工具）。

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四、性能优化​

1. ​避免大循环​
   • Lua 脚本执行期间会阻塞 Redis，避免在脚本中执行耗时操作（如遍历大表）。
2. ​复用脚本​
   • 尽量复用已缓存的脚本（EVALSHA），减少 EVAL 的传输开销。
3. ​参数最小化​
   • 减少 KEYS 和 ARGV 的数量和大小，避免内存压力。

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五、常见应用场景​

1. ​限流（Rate Limiting）​​

-- KEYS[1]: 限流键，ARGV[1]: 时间窗口（秒），ARGV[2]: 最大请求数
local current = redis.call('GET', KEYS[1])
if current and tonumber(current) >= tonumber(ARGV[2]) then
    return 0
else
    redis.call('INCR', KEYS[1])
    redis.call('EXPIRE', KEYS[1], ARGV[1])
    return 1
end

2. ​原子操作（如扣减库存）​​

-- KEYS[1]: 库存键，ARGV[1]: 扣减数量
local stock = tonumber(redis.call('GET', KEYS[1]))
if stock >= tonumber(ARGV[1]) then
    redis.call('DECRBY', KEYS[1], ARGV[1])
    return 1  -- 成功
else
    return 0  -- 库存不足
end

3. ​分布式锁​

-- KEYS[1]: 锁键，ARGV[1]: 锁值，ARGV[2]: 过期时间（毫秒）
if redis.call('SET', KEYS[1], ARGV[1], 'NX', 'PX', ARGV[2]) then
    return 1  -- 加锁成功
else
    return 0  -- 加锁失败
end

4. ​批量操作（如删除匹配模式的键）​​

-- 注意：慎用，可能阻塞 Redis！
local keys = redis.call('KEYS', ARGV[1])
for i, key in ipairs(keys) do
    redis.call('DEL', key)
end
return #keys

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六、注意事项​

1. ​脚本阻塞风险​
   • 避免在脚本中执行 KEYS * 或大循环，防止长时间阻塞 Redis。
2. ​参数大小限制​
   • Lua 脚本和参数的总大小默认限制为 1MB（可通过 client-query-buffer-limit 调整）。
3. ​集群模式​
   • 在 Redis Cluster 中，脚本操作的键必须位于同一节点（通过 {} 哈希标签强制路由）。

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七、调试与监控​

1. ​查看脚本缓存​

   redis-cli SCRIPT EXISTS sha1_value

2. ​清除脚本缓存​

   redis-cli SCRIPT FLUSH

3. ​监控脚本执行​
   • 通过 Redis 的 SLOWLOG 监控慢脚本。