Lua脚本在Redis中的应用

Posted 2021-02-27 手握钢叉的猹

Redis Lua 这个技术，我之前就在关注，今天有空，我把项目中基于Redis实现的ID生成器改成用lua脚本实现，防止并发id冲突问题

Redis中使用Lua的好处

• 减少网络开销。可以将多个请求通过脚本的形式一次发送，减少网络时延
• 原子操作。redis会将整个脚本作为一个整体执行，中间不会被其他命令插入。因此在编写脚本的过程中无需担心会出现竞态条件，无需使用事务。
• 复用。客户端发送的脚步会永久存在redis中，这样，其他客户端可以复用这一脚本而不需要使用代码完成相同的逻辑。

Redis Lua脚本与事务

从定义上来说， Redis 中的脚本本身就是一种事务， 所以任何在事务里可以完成的事， 在脚本里面也能完成。 并且一般来说， 使用脚本要来得更简单，并且速度更快。

使用事务时可能会遇上以下两种错误：

• 事务在执行 EXEC 之前，入队的命令可能会出错。比如说，命令可能会产生语法错误（参数数量错误，参数名错误，等等），或者其他更严重的错误，比如内存不足（如果服务器使用 maxmemory 设置了最大内存限制的话）。
• 命令可能在 EXEC 调用之后失败。举个例子，事务中的命令可能处理了错误类型的键，比如将列表命令用在了字符串键上面，诸如此类。

对于发生在 EXEC 执行之前的错误，客户端以前的做法是检查命令入队所得的返回值：如果命令入队时返回 QUEUED ，那么入队成功；否则，就是入队失败。如果有命令在入队时失败，那么大部分客户端都会停止并取消这个事务。

不过，从 Redis 2.6.5 开始，服务器会对命令入队失败的情况进行记录，并在客户端调用 EXEC 命令时，拒绝执行并自动放弃这个事务。

在 Redis 2.6.5 以前， Redis 只执行事务中那些入队成功的命令，而忽略那些入队失败的命令。 而新的处理方式则使得在流水线（pipeline）中包含事务变得简单，因为发送事务和读取事务的回复都只需要和服务器进行一次通讯。

至于那些在 EXEC 命令执行之后所产生的错误， 并没有对它们进行特别处理： 即使事务中有某个/某些命令在执行时产生了错误， 事务中的其他命令仍然会继续执行。

经过测试lua中发生异常处理方式和redis 事务一致,可以说这两个东西是一样的，但是lua支持缓存，可以复用脚本，这个是原来的事务所没有的

了解更多事务相关信息，看这个网站

如何在Redis中使用lua

在redis里面使用lua脚本主要用三个命令

• eval
• evalsha
• script load
  eval用来直接执行lua脚本，使用方式如下

EVAL script numkeys key [key ...] arg [arg ...]

> eval "return {KEYS[1],KEYS[2],ARGV[1],ARGV[2]}" 2 key1 key2 first second
1) "key1"
2) "key2"
3) "first"
4) "second"

key代表要操作的rediskey
arg可以传自定义的参数
numkeys用来确定key有几个
script就是你写的lua脚本
lua脚本里面使用KEYS[1]和ARGV[1]来获取传递的key和arg

lua语法详见lua教程

在用eval命令的时候，可以注意到每次都要把执行的脚本发送过去，这样势必会有一定的网络开销，所以redis对lua脚本做了缓存，通过script load 和 evalsha实现
script load命令会在redis服务器缓存你的lua脚本，并且返回脚本内容的SHA1校验和，然后通过evalsha 传递SHA1校验和来找到服务器缓存的脚本进行调用，这两个命令的格式以及使用方式如下

SCRIPT LOAD script
EVALSHA sha1 numkeys key [key ...] arg [arg ...]

redis> SCRIPT LOAD "return ‘hello moto‘"
"232fd51614574cf0867b83d384a5e898cfd24e5a"

redis> EVALSHA 232fd51614574cf0867b83d384a5e898cfd24e5a 0
"hello moto"

SHA1有如下特性：不可以从消息摘要中复原信息；两个不同的消息不会产生同样的消息摘要,(但会有1x10 ^ 48分之一的机率出现相同的消息摘要,一般使用时忽略)。

spring-data-redis操作lua

上面讲的是如何在redis控制台调用lua脚本，现在我们来讲下怎么在java里面调用
在java里面调用redis一般使用jedis，对于调用lua脚本来讲，spring-data-redis包做的封装使用起来更加方便，底层也是基于jiedis，所以我们这边直接讲spring-data-redis中的redisTemplate如何来调用lua
先导入依赖

<dependency>
        <groupId>org.springframework.data</groupId>
        <artifactId>spring-data-redis</artifactId>
                <version>1.8.1.RELEASE</version>
</dependency>

然后我们使用StringRedisTemplate这个类来操作

@Resource
private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

public <T> T runLua(String fileClasspath, Class<T> returnType, List<String> keys, Object ... values){
        DefaultRedisScript<T> redisScript =new DefaultRedisScript<>();
        redisScript.setScriptSource(new ResourceScriptSource(new ClassPathResource(fileClasspath)));
        redisScript.setResultType(returnType);
        return stringRedisTemplate.execute(redisScript,keys,values);
    }

这个框架把lua脚本封装成RedisScript对象，并且可以将lua脚本执行的结果自动转换为配置的java类型，然后只要直接调用execute方法即可
并且这个execute逻辑中封装了evalsha的优化,源码如下

protected <T> T eval(RedisConnection connection, RedisScript<T> script, ReturnType returnType, int numKeys,
            byte[][] keysAndArgs, RedisSerializer<T> resultSerializer) {

        Object result;
        try {
            result = connection.evalSha(script.getSha1(), returnType, numKeys, keysAndArgs);
        } catch (Exception e) {

            if (!exceptionContainsNoScriptError(e)) {
                throw e instanceof RuntimeException ? (RuntimeException) e : new RedisSystemException(e.getMessage(), e);
            }

            result = connection.eval(scriptBytes(script), returnType, numKeys, keysAndArgs);
        }

        if (script.getResultType() == null) {
            return null;
        }

        return deserializeResult(resultSerializer, result);
    }

因为sha1的算法是通用的，所以在java客户端可以提前算出SHA1校验和，然后用evalsha来执行脚本，如果SHA1对应的脚本，那么还是用eval来执行，eval执行一次后，下次都可以直接调用evalsha了，减少网络开销

lua Debug

我们写完一个lua脚本，lua和redis的数据类型是不一致的，存在一个转换，并且如果遇到复杂逻辑的lua脚本，如果不能debug，只在自己脑子里面走这个逻辑，是不科学的，如果redis lua也提供了debug功能，要在redis客户端执行
在运行lua的eval,加上-ldb即可开启debug功能,debug只支持eval命令

./redis-cli --ldb --eval /tmp/script.lua mykey somekey , arg1 arg2

全文见：https://www.jianshu.com/p/366d1b4f0d13