Redis中的Lua脚本(二)-编程知识

Lua脚本

创建排序辅助函数

为了防止带有副作用的函数令脚本产生不一致的数据，Redis对math库的math.random函数和math.randomseed函数进行了替换。对于Lua脚本来说，另一个可能产生不一致数据的地方是哪些带有不确定性质的命令，比如对于一个集合键来说，因为集合的排列是无序的，所以即使两个集合的元素完全相同，它们的输出结果也可能并不相同。

例子

举个例子。

127.0.0.1:6379> SADD fruit apple banana cherry
(integer) 3
127.0.0.1:6379> SMEMBERS fruit
1) "banana"
2) "apple"
3) "cherry"
127.0.0.1:6379> SADD another-fruit cherry banana apple
(integer) 3
127.0.0.1:6379> SMEMBERS another-fruit
1) "apple"
2) "banana"
3) "cherry"

(高版本Redis可能已经内置了排序函数)
这个例子中的fruit集合和another-fruit集合包含的元素是完全相同的，只是因为集合添加的顺序不同，SMEMBERS命令的输出就产生了不同的结果。Redis将SMEMBERS这种在相同数据集上可能会产生不同输出的命令称为"带有不确定性的命令",这些命令包括:SINTER、SUNION、SDIFF、SMEMBERS、HKEYS、HVALS、KEYS为了消除这些命令带来的不确定性，服务器会为Lua环境创建一个排序辅助函数_redis_compare_helper,
当Lua脚本执行完一个带有不确定性的命令之后，程序会使用_redis_compare_helper作为对比函数，自动调用table.sort函数对命令的返回值做一次排序，以此来保证相同的数据集总是产生相同的输出

举个例子。如果在Lua脚本中对fruit集合和another-fruit集合执行SMEMBERS命令，那么两个脚本将得出相同的结果，因为脚本已经对SMEMBERS命令的输出进行过排序了:

127.0.0.1:6379> EVAL "return redis.call('SMEMBERS', KEYS[1])" 1 fruit
1) "apple"
2) "banana"
3) "cherry"
127.0.0.1:6379> EVAL "return redis.call('SMEMBERS', KEYS[1])" 1 another-fruit
1) "apple"
2) "banana"
3) "cherry"

创建redis.pcall函数的错误报告辅助函数

服务器将为Lua环境创建一个名为_redis_err_handler的错误处理函数，当脚本调用redis.pcall函数执行Redis命令，并且被执行的命令出现错误时，_redis_err_handler_就会打印出错误代码的来源和发生错误的行数，为程序的调试提供方便。

例子

举个例子。如果客户端要求服务器执行以下Lua脚本:

-- 第1行
-- 第2行
-- 第3行
return redis.pcall('wrong command')

那么服务器将向客户端返回一个错误:

redis-cli --eval wrong-command.lua
(error) @user_script: 4: Unknown Redis command called from Lua script

其中@user_script说明这是一个用户定义的函数，而之后的4则说明出错的代码位于Lua脚本的第4行

保护Lua的全局环境

服务器将对Lua环境中的全局环境进行保护，确保传入服务器的脚本不会因为忘记使用local关键字而将额外的全局变量添加到Lua环境里面。
因为全局比那辆保护的原因，当一个脚本试图创建一个全局变量时，服务器将报告一个错误:

127.0.0.1:6379> EVAL "x = 10" 0
(error) ERR Error running script (call to f_df1ad3745c2d2f078f0f41377a92bb6f8ac79af0): @enable_strict_lua:8: user_script:1: Script attempted to create global variable 'x'

除此之外，试图获取一个不存在的全局变量也会引发一个错误:

127.0.0.1:6379> EVAL "return x" 0
(error) ERR Error running script (call to f_03c387736bb5cc009ff35151572cee04677aa374): @enable_strict_lua:15: user_script:1: Script attempted to access unexisting global variable 'x

不过Redis并未禁止用户修改已存在的全局变量，所以在执行Lua脚本的时候，必须非常消息，以免错误地修改了已存在地全局变量

127.0.0.1:6379> EVAL "redis = 10086; return redis" 0
(integer) 10086

将Lua环境保存到服务器状态的lua属性里面

在这里插入图片描述

服务器会将Lua环境和服务器状态的lua属性关联起来，如图所示.
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

Lua环境协作组件

除了创建并修改Lua环境之外，Redis服务器还创建了两个用于与Lua环境进行协作的组件，它们分别是负责执行Lua脚本的Redis命令的伪客户端，以及用于保存Lua脚本的lua_scripts字典

伪客户端

因为执行Redis命令必须有相应的客户端状态，所以为了执行Lua脚本中包含的Redis命令，Redis服务器专门为Lua环境创建了一个伪客户端，并由这个伪客户端负责处理Lua脚本中包含的所有Redis命令。
Lua脚本使用redis.call函数或者redis.pcall函数执行一个Redis命令，需要完成以下步骤:

1.Lua环境将redis.call函数或者redis.pcall函数想要执行的命令传给伪客户端
2.伪客户端将脚本想要执行的命令传给命令执行器
3.命令执行器执行伪客户端传给它的命令，并将命令的执行结果返回给伪客户端
4.伪客户端接收命令执行器返回的命令结果，并将这个命令结果返回给Lua环境
5.Lua环境在接收到命令结果之后，将该结果返回给redis.call函数或者redis.pcall函数
6.接收到结果的redis.call函数或者redis.pcall函数会将命令结果作为函数返回值返回给脚本中的调用者

图中展示了Lua脚本在调用redis.call函数时，Lua环境、伪客户端、命令执行器三者之间的通信过程(调用redis.pcall函数时产生的通信过程也是一样的) 在这里插入图片描述

例子

举个例子。如图展示了Lua脚本在执行以下命令时:

127.0.0.1:6379> EVAL "return redis.call('dbsize')" 0
(integer) 3

Lua环境、伪客户端、命令执行器三者之间的通信过程如图所示
在这里插入图片描述

lua_script字典

Redis服务器为Lua环境创建的另一个协作组件是lua_scripts字典，这个字典的键为某个Lua脚本的SHA1校验和(checksum)，而字典的值则是SHA1校验和对应的Lua脚本

struct redisServer {
// ...dict *lua_script;// ...
};

Redis服务器会将所有被EVAL命令执行过的Lua脚本，以及所有被SCRIPT LOAD命令载入过的Lua脚本都保存到lua_scripts字典里面。

例子

举个例子，如果客户端向服务器发送以下命令:

127.0.0.1:6379> SCRIPT LOAD "return hi"
"728d9ecdcf934ba0f430b2b05f049e13041278ae"
127.0.0.1:6379> SCRIPT LOAD "return 1+1"
"a27e7e8a43702b7046d4f6a7ccf5b60cef6b9bd9"
127.0.0.1:6379> SCRIPT LOAD "return 2*2"
"4475bfb5919b5ad16424cb50f74d4724ae833e72"