Redis 脚本

发表于 2020-01-30 更新于 2024-01-27 分类于数据库， KV数据库， Redis 本文字数： 1.7k 阅读时长 ≈ 2 分钟

Redis 脚本使用 Lua 解释器来执行脚本。 Redis 2.6 版本通过内嵌支持 Lua 环境。

关键词：Lua

为什么使用 Lua

Lua 是一种轻量小巧的脚本语言，用标准 C 语言编写并以源代码形式开放，其设计目的是为了嵌入应用程序中，从而为应用程序提供灵活的扩展和定制功能。

在 Redis 中，执行单一命令是原子性操作，所以不会出现并发问题。但有的业务场景下，需要执行多个命令，同时确保不出现并发问题，这就需要用到 Lua 脚本了。

Redis 执行 Lua 是原子操作。因为 Redis 使用串行化的方式来执行 Redis 命令，所以在任何特定时间里，最多都只会有一个脚本能够被放进 Lua 环境里面运行，因此，整个 Redis 服务器只需要创建一个 Lua 环境即可。

由于，Redis 执行 Lua 具有原子性，所以常被用于需要原子性执行多命令的场景。

命令	说明
`EVAL`	`EVAL` 命令为客户端输入的脚本在 Lua 环境中定义一个函数，并通过调用这个函数来执行脚本。
`EVALSHA`	`EVALSHA` 命令通过直接调用 Lua 环境中已定义的函数来执行脚本。
`SCRIPT_FLUSH`	`SCRIPT_FLUSH` 命令会清空服务器 `lua_scripts` 字典中保存的脚本，并重置 Lua 环境。
`SCRIPT_EXISTS`	`SCRIPT_EXISTS` 命令接受一个或多个 SHA1 校验和为参数，并通过检查 `lua_scripts` 字典来确认校验和对应的脚本是否存在。
`SCRIPT_LOAD`	`SCRIPT_LOAD` 命令接受一个 Lua 脚本为参数，为该脚本在 Lua 环境中创建函数，并将脚本保存到 `lua_scripts` 字典中。
`SCRIPT_KILL`	`SCRIPT_KILL` 命令用于停止正在执行的脚本。

为了在 Redis 服务器中执行 Lua 脚本， Redis 在服务器内嵌了一个 Lua 环境（environment），并对这个 Lua 环境进行了一系列修改，从而确保这个 Lua 环境可以满足 Redis 服务器的需要。

Redis 服务器创建并修改 Lua 环境的整个过程由以下步骤组成：

创建一个基础的 Lua 环境，之后的所有修改都是针对这个环境进行的。
载入多个函数库到 Lua 环境里面，让 Lua 脚本可以使用这些函数库来进行数据操作。
创建全局表格 redis ，这个表格包含了对 Redis 进行操作的函数，比如用于在 Lua 脚本中执行 Redis 命令的 redis.call 函数。
使用 Redis 自制的随机函数来替换 Lua 原有的带有副作用的随机函数，从而避免在脚本中引入副作用。
创建排序辅助函数， Lua 环境使用这个辅佐函数来对一部分 Redis 命令的结果进行排序，从而消除这些命令的不确定性。
创建 redis.pcall 函数的错误报告辅助函数，这个函数可以提供更详细的出错信息。
对 Lua 环境里面的全局环境进行保护，防止用户在执行 Lua 脚本的过程中，将额外的全局变量添加到了 Lua 环境里面。
将完成修改的 Lua 环境保存到服务器状态的 lua 属性里面，等待执行服务器传来的 Lua 脚本。

Redis 服务器专门使用一个伪客户端来执行 Lua 脚本中包含的 Redis 命令。
Redis 使用脚本字典来保存所有被 EVAL 命令执行过，或者被 SCRIPT_LOAD 命令载入过的 Lua 脚本，这些脚本可以用于实现 SCRIPT_EXISTS 命令，以及实现脚本复制功能。
服务器在执行脚本之前，会为 Lua 环境设置一个超时处理钩子，当脚本出现超时运行情况时，客户端可以通过向服务器发送 SCRIPT_KILL 命令来让钩子停止正在执行的脚本，或者发送 SHUTDOWN nosave 命令来让钩子关闭整个服务器。
主服务器复制 EVAL 、 SCRIPT_FLUSH 、 SCRIPT_LOAD 三个命令的方法和复制普通 Redis 命令一样 —— 只要将相同的命令传播给从服务器就可以了。
主服务器在复制 EVALSHA 命令时，必须确保所有从服务器都已经载入了 EVALSHA 命令指定的 SHA1 校验和所对应的 Lua 脚本，如果不能确保这一点的话，主服务器会将 EVALSHA 命令转换成等效的 EVAL 命令，并通过传播 EVAL 命令来获得相同的脚本执行效果。