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一、背景

在使用redis的過程中，發現有些時候需要原子性去操作redis命令，而redis的lua腳本正好可以實現這一功能。比如：扣減庫存操作、限流操作等等。
redis的pipelining雖然也可以一次執行一組命令，但是如果在這一組命令的執行過程中，需要根據上一步執行的結果做一些判斷，則無法實現。

二、使用lua腳本

redis中使用的是 lua 5.1 的腳本規范，同時我們編寫的腳本的時候，不需要定義 lua 函數。同時也不能使用全局變量等等。

1、lua腳本的格式和注意事項

1、格式

eval script numkeys key [key ...] arg [arg ...]

127.0.0.1:6379> eval "return {keys[1],argv[1],argv[2]}" 1 key1 arg1 arg2
1) "key1"
2) "arg1"
3) "arg2"
127.0.0.1:6379>

redis中lua腳本使用教程

2、注意事項

lua腳本中的redis操作的key最好都是通過 keys來傳遞，而不要寫死。否則在redis cluster的情況下可能有問題.

redis中lua腳本使用教程

1、好的寫法

127.0.0.1:6379> eval "return redis.call('set',keys[1],'zhangsan')" 1 username
ok
127.0.0.1:6379> get username
"zhangsan"

redis命令操作的key是通過keys獲取的。

2、差的寫法

127.0.0.1:6379> eval "return redis.call('set','username','zhangsan')" 0
ok
127.0.0.1:6379> get username
"zhangsan"

redis命令操作的key是直接寫死的。

2、將腳本加載到redis中

需求：此處定義一個lua腳本，將輸入的參數的值+1返回。

注意：

當我們把 lua腳本加載到redis中，這個腳本并不會馬上執行，而是會緩存起來，并且返回sha1校驗和，后期我們可以通過 evalsha 來執行這個腳本。

此處我們記住這個腳本加載后返回的hash值，在下一步執行的時候需要用到。

127.0.0.1:6379> script load "return tonumber(keys[1])+1"
"ef424d378d47e7a8b725259cb717d90a4b12a0de"
127.0.0.1:6379>

3、執行lua腳本

1、通過eval執行

127.0.0.1:6379> eval "return tonumber(keys[1]) + 1" 1 100
(integer) 101
127.0.0.1:6379>

2、通過evalsha執行

ef424d378d47e7a8b725259cb717d90a4b12a0de的值為上一步通過 script load加載腳本后獲取的。

127.0.0.1:6379> evalsha ef424d378d47e7a8b725259cb717d90a4b12a0de 1 100
(integer) 101
127.0.0.1:6379>

通過 evalsha 執行的好處是可以節省帶寬。如果我們的lua腳本比較長，程序在執行的時候將lua腳本發送到redis服務器則可能耗費的帶寬多，如果發送的是hash值的話，則耗費的帶寬少。

4、判斷腳本是否在redis服務器緩存中

127.0.0.1:6379> script load "return tonumber(keys[1])+1"
"ef424d378d47e7a8b725259cb717d90a4b12a0de"
127.0.0.1:6379> script exists ef424d378d47e7a8b725259cb717d90a4b12a0de
1) (integer) 1
127.0.0.1:6379> script exists not-exists-sha1
1) (integer) 0
127.0.0.1:6379>

5、清空服務器上的腳本緩存

注意：
我們無法清除某一個腳本的緩存，只可以清楚所有的緩存，一般情況下沒有必要清楚，因為即使有大量的腳本也不會太占用服務器內存。

127.0.0.1:6379> script load "return tonumber(keys[1])+1"
"ef424d378d47e7a8b725259cb717d90a4b12a0de"
127.0.0.1:6379> script exists ef424d378d47e7a8b725259cb717d90a4b12a0de
1) (integer) 1
127.0.0.1:6379> script flush
ok
127.0.0.1:6379> script exists ef424d378d47e7a8b725259cb717d90a4b12a0de
1) (integer) 0

redis中lua腳本使用教程

6、殺死正在運行的腳本

127.0.0.1:6379> script kill

注意：

該命令只可以殺死正在運行的 只讀腳本。
對于修改了數據的腳本，無法使用此命令殺死，只能使用 shutdown nosave命令。
腳本執行的默認超時時間為 5分鐘，可以通過redis.conf配置文件的lua-time-limit配置項修改。
腳本即使到達了超時時間，也不會停止執行，因為這違反了lua腳本的原子性。

三、lua和redis數據類型轉換

lua的數據類型和redis的數據類型存在一對一的轉換關系，如果將redis類型轉換成lua類型，然后在轉換成redis類型，那么結果和初試值是一致的。

1、類型轉換

redis to luaconversion table.

redis integer reply -> lua number
redis bulk reply -> lua string
redis multi bulk reply -> lua table (may have other redis data types nested)
redis status reply -> lua table with a single ok field containing the status
redis error reply -> lua table with a single err field containing the error
redis nil bulk reply and nil multi bulk reply -> lua false boolean type

lua to redisconversion table.

lua number -> redis integer reply (the number is converted into an integer)
lua string -> redis bulk reply
lua table (array) -> redis multi bulk reply (truncated to the first nil inside the lua array if any)
lua table with a single ok field -> redis status reply
lua table with a single err field -> redis error reply
lua boolean false -> redis nil bulk reply.

2、額外的轉換規則

lua的布爾類型，lua的true會轉換成redis的1

3、3個重要規則

1. 數字類型

在lua中，只有一個number類型，整數和浮點數之間沒有區別，如果我們在lua中返回一個浮點數，實際返回的是一個整數，如果要返回浮點數，需要以字符串的方式返回。

127.0.0.1:6379> eval "return 3.98" 0
(integer) 3
127.0.0.1:6379> eval "return '3.98'" 0
"3.98"

2. lua數組存在nil

當 redis 將 lua 數組轉換為 redis 協議時，如果遇到 nil，則轉換會停止。即 nil 后的值都不會返回。

127.0.0.1:6379> eval "return {1,2,'data',nil,'can not return value','vv'}" 0
1) (integer) 1
2) (integer) 2
3) "data"
127.0.0.1:6379>

3. lua的table類型包含建和值

出現這種情況返回的redis的是一個空數組

127.0.0.1:6379> eval "return {key1 ='value1',key2='value2'}" 0
(empty array)
127.0.0.1:6379>

四、lua腳本中輸出日志

這個一般調試我們的腳本的時候比較有用。

redis.log(loglevel,message)

loglevel的取值范圍：

redis.log_debug
redis.log_verbose
redis.log_notice
redis.log_warning

舉例：

redis中lua腳本使用教程

五、一個簡單限流的案例

1、需求

在 1s 之內，方法最大的并發只能是 5。

1s 和 5 當作參數傳遞。

2、實現步驟

1、編寫lua腳本

				?

									-- 輸出用戶傳遞進來的參數

									for i, v in pairs(keys) do

									    redis.log(redis.log_notice, "limit: key" .. i .. " = " .. v)

									end

									for i, v in pairs(argv) do

									    redis.log(redis.log_notice, "limit: argv" .. i .. " = " .. v)

									end

									-- 限流的key

									local limitkey = tostring(keys[1])

									-- 限流的次數

									local limit = tonumber(argv[1])

									-- 多長時間過期

									local expirems = tonumber(argv[2])

									-- 當前已經執行的次數

									local current = tonumber(redis.call('get', limitkey) or '0')

									-- 設置一個斷點

									redis.breakpoint()

									redis.log(redis.log_notice, "limit key: " .. tostring(limitkey) .. " 在[" .. tostring(expirems) .. "]ms內已經訪問了 " .. tostring(current) .. " 次,最多可以訪問: " .. limit .. " 次")

									-- 限流了

									if (current + 1 > limit) then

									    return { true }

									end

									-- 未達到訪問限制

									-- 訪問次數+1

									redis.call("incrby", limitkey, "1")

									if (current == 0) then

									    -- 設置過期時間

									    redis.call("pexpire", limitkey, expirems)

									end

									return { false }

2、程序中執行lua腳本

redis中lua腳本使用教程

完整代碼: https://gitee.com/huan1993/spring-cloud-parent/tree/master/springboot/springboot-redis-lua

六、lua腳本的debug

當我們編寫好了lua腳本后，如果在執行的過程中發生了錯誤，那么我們如何該如何解決呢？此處我們來了解下如何debug lua 腳本。

1、lua腳本中的幾個小命令

在腳本中打一個斷點

redis.breakpoint()

2、斷點調試

1、執行命令

				?

									redis-cli --ldb --eval limit.lua invoked , 1 1000

									limit.lua 需要debug的lua文件

									invoked 為傳遞到 lua 腳本中 keys 的值

									1 和 1000 為傳遞到 lua 腳本中 argv 的值

									, 分割 出 keys 和 argv 的值