Redis Lua脚本

一.引言

eval和evalsha命令使用内置的lua解释器，可以对lua脚本进行求值。

二.eval简介

• 第一个参数是一段脚本程序
• 第二个参数是参数的个数，后面的参数表示脚本中所用到的那些redis键，这些键名参数可以在lua中通过全局变量KEYS数据，以1为基址的形式访问（KEYS[1],KEYS[2]…）。
• 那些不是键名的附加参数，ARGV[],可以在lua中通过全局变量ARGV数组访问，访问的形式和KEYS变量类似(ARGV[1],ARGV[2]…)

注意：eval命令所有键都应该由KEYS数组来传递，因为不仅仅是eval命令，所有的redis命令在执行之前都会被分析，借此来确定命令会对哪些键进行操作。对于eval命令来说，必须使用正确的形式来传递键，才能确保分析工作正确地执行。而且可以确保redis集群可以将你的请求发送到正确的集群节点。

例如：

127.0.0.1:6379> eval "return {KEYS[1],ARGV[1]}" 1 foo bar
1) "foo"
2) "bar"

返回结果是redis multi bulk replies的lua数组，这是一个redis的返回类型，您的客户端可能会将他们转换成数组类型

lua脚本中使用lua函数调用redis命令的例子：

• redis.call()
• redis.pcall()

两种方式的区别：当reis命令执行结果返回错误是，redis.call()将返回给调用者一个错误，而redis.pcall()会将捕获的错误以lua表的形式返回。

三.lua数据类型和redis数据类型之间转换

当lua通过call()或pcall()函数执行redis命令的时候，命令的返回值会被转换成lua数据结构。同样地，当lua脚本在redis内置的解释器里运行时，lua脚本的返回值也会被转换成reids协议，然后由eval将值返回给客户端。

数据类型转换之间遵循这样一个设计原则：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值应该和最初的redis值一样。

redis->lua:

• redis integer reply -> lua number
• redis bulk reply -> lua string
• redis multi bulk reply -> lua table
• redis status reply -> lua table with a single err field containing the error
• redis error reply -> lua table with a single err field containing the error
• redis nil reply and nil multi bulk reply -> lua false boolean type

lua->redis:

• lua number -> redis integer reply
• lua string -> redis bulk reply
• lua table -> redis multi bulk reply
• 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

特殊lua->redis转换:

• redis boolean true -> redis integer reply with value of 1

注意：

• lua中整数和浮点数之间没有任何区别。因此，我们如果将lua的数字转换成整数的回复，这样将舍去小数部分。如果想从lua返回一个浮点数，你应该将它视作一个字符串。
• nil 作为一个回复的结束，后面的值将不会被返回

例子：

> eval "return {1,2,{3,'Hello World!'}}" 0
1) (integer) 1
2) (integer) 2
3) 1) (integer) 32) "Hello World!"> eval "return redis.call('get','foo')" 0
"bar"> eval "return {1,2,3.3333,'foo',nil,'bar'}" 0
1) (integer) 1
2) (integer) 2
3) (integer) 3
4) "foo"

四.脚本的原子性

redis使用单个lua脚本解释器去运行所有脚本，并且redis也播啊这呢个脚本会以原子性的方式执行：当某个脚本正在运行的时候，不会有其他脚本或者redis命令被执行。这和使用MULTI/EXEC包围的事物很类似。在其他客户端看来，脚本的效果只能是不可见或是已完成。要注意慢脚本的问题，一个蜗牛脚本执行是，其他客户端会因为服务器正忙而无法执行命令。

五.错误处理

• 当redis.call()在执行命令的过程中发生错误时，脚本会停止执行，并返回一个脚本错误

  > del foo
  (integer) 1
  > lpush foo a
  (integer) 1
  > eval "return redis.call('get','foo')" 0
  (error) ERR Error running script (call to f_6b1bf486c81ceb7edf3c093f4c48582e38c0e791): ERR Operation against a key holding the wrong kind of value
  

• 和redis.call()不同，redis.pcall()出错时并不引发错误，而是返回一个带err域的lua表，用于表示错误

  redis 127.0.0.1:6379> EVAL "return redis.pcall('get', 'foo')" 0
  (error) ERR Operation against a key holding the wrong kind of value
  

六.纯函数脚本

脚本应该被写成纯函数脚本。脚本应该具有以下属性：

• 对于同样的数据集输入，给定相同的参数，脚本的redis写命令总是相同的。脚本执行的操作不能依赖于任何吟唱（非显式）数据，不能依赖于脚本在执行过程中、或在不同执行时间之间可能变更的状态，并且也不能依赖于任何来自IO设备的外部输入。

使用系统时间，调用randomkey那样的随机命令，或者使用lua的随机数生成器，渴死以上的这些操作，都会遭整脚本的求值无法每次都得出同样的结果。为了保证上述脚本的属性，redis做了以下工作：

• lua没有方位系统时间或者其他内部状态的命令
• 执行随机命令（randomkey，time）时，redis会返回一个错误，阻止这样的脚本运行
• lua脚本中调用哪些返回无序元素的命令时，执行命令所得的数据在返回给lua之前会先执行一个静默的字典排序。如调用：redis.call(“smembers”, KEYS[1]) ，返回的总是排过序的元素
• 对lua的伪随机数生成函数math.random,math.randomseed进行修改，使得每次在运行新脚本的时候总是拥有同样的seed值。者意味着，每次运行脚本是，只要不使用math。randomseed，那么math.random产生的随机数序列总是相同的

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。如果一个脚本需要在多次执行之间维持某种状态，它应该使用reids key来进行状态保存，企图在脚本中访问一个全局变量将引起脚本停止，eval命令会返回一个错误。

七.选择内部脚本

lua脚本之影响脚本本身的执行，但不修改当前客户端调用脚本时选定的数据库。

可用库：

• base lib

• table lib

• string lib

• math lib

• debug lib

• struct lib

  拆装箱处理

  127.0.0.1:6379> eval 'return struct.pack("HH", 1, 2)' 0
  "\x01\x00\x02\x00"
  127.0.0.1:6379> eval 'return {struct.unpack("HH", ARGV[1])}' 0 "\x01\x00\x02\x00"
  1) (integer) 1
  2) (integer) 2
  3) (integer) 5
  127.0.0.1:6379> eval 'return struct.size("HH")' 0
  (integer) 4
  

• cjson lib

  json处理

  redis 127.0.0.1:6379> eval 'return cjson.encode({["foo"]= "bar"})' 0
  "{\"foo\":\"bar\"}"
  redis 127.0.0.1:6379> eval 'return cjson.decode(ARGV[1])["foo"]' 0 "{\"foo\":\"bar\"}"
  "bar"
  

• cmsgpack lib

  简单快速的message pack操纵

  127.0.0.1:6379> eval 'return cmsgpack.pack({"foo", "bar", "baz"})' 0
  "\x93\xa3foo\xa3bar\xa3baz"
  127.0.0.1:6379> eval 'return cmsgpack.unpack(ARGV[1])' 0 "\x93\xa3foo\xa3bar\xa3baz"
  1) "foo"
  2) "bar"
  3) "baz"
  

• bittop lib

  为lua位运算模块增加了按位操作数

  127.0.0.1:6379> eval 'return cmsgpack.pack({"foo", "bar", "baz"})' 0
  "\x93\xa3foo\xa3bar\xa3baz"
  127.0.0.1:6379> eval 'return cmsgpack.unpack(ARGV[1])' 0 "\x93\xa3foo\xa3bar\xa3baz"
  1) "foo"
  2) "bar"
  3) "baz"
  

• redis.sha1hex function