Redis Lua脚本的使用，自定义命令解决分布式锁的抢占

逃离我推掉我的手 2022-05-14 06:45 277阅读 0赞

### 一、Lua 的介绍 ###

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到应用程序中，从而为应用程序提供灵活的扩展和定制功能。

Lua 的特性  
\- 轻量级: 它用标准C语言编写并以源代码形式开放，编译后仅仅一百余K，可以很方便的嵌入别的程序里。  
\- 可扩展: Lua提供了非常易于使用的扩展接口和机制：由宿主语言(通常是C或C++)提供这些功能，Lua可以使用它们，就像是本来就内置的功能一样。  
其它特性:  
\- 支持面向过程(procedure-oriented)编程和函数式编程(functional programming)；  
自动内存管理；只提供了一种通用类型的表（table），用它可以实现数组，哈希表，集合，对象；  
\- 语言内置模式匹配；闭包(closure)；函数也可以看做一个值；提供多线程（协同进程，并非操作系统所支持的线程）支持；  
\- 通过闭包和table可以很方便地支持面向对象编程所需要的一些关键机制，比如数据抽象，虚函数，继承和重载等。

Lua 虽然简单小巧，但是功能十分强大，很多大公司和中间件都用到了Lua，比如说：  
\- 暴雪公司将Lua引入到“魔兽世界”中  
\- Rovio公司将Lua引入到“愤怒的小鸟”中  
\- Nginx将Lua作为扩展语言  
\- Redis支持执行Lua脚本

这里就不对 Lua 做过多的介绍了，想全面学习Lua的可以点击[Lua官网][Lua]或者[Lua教程][Lua 1]进行学习。

### 二、Redis中使用Lua ###

Redis支持执行Lua脚本，Lua脚本提供了Redis命令更多的灵活性。

#### 1.Redis中执行Lua脚本 ####

在Redis中执行Lua脚本有两种方法：eval和evalsha。

##### eval 命令 #####

eval 命令的语法规则是：

eval Lua脚本内容 key个数 key列表 参数列表

比如说：

192.168.1.4:0>eval 'return "I " .. KEYS[1] .. ARGV[1]' 1 am lebron
    "I amlebron"

上面这条命令中Lua脚本内容是’return “I ” .. KEYS\[1\] .. ARGV\[1\]’，其中 .. 表示连接两个字符串，key个数是 1 ，KEYS\[1\] = am，ARGV\[1\] = lebron。

##### evalsha 命令 #####

有时候Lua脚本内容太长放在eval命令中不合适，并且每次执行eval命令中都要带上Lua脚本，会增大请求的网络开销。所以Redis提供了 evalsha 命令来解决这个的问题。

我们可以将需要执行的Lua脚本加载到Redis内存中，Redis会返回这个Lua脚本的SHA1校验和，之后每次执行Lua脚本的时候只需要使用 evalsha 命令搭配上这个SHA1校验和就行了。

evalsha 命令的参数传递格式和 eval 命令一样，两个命令的唯一区别就在于是使用SHA校验和还是原生Lua脚本。

将Lua脚本加载到Redis内存之后，脚本功能就能得到复用，从而降低网络开销。

可以使用 script load 命令将脚本内容加载到Redis内存，并且返回SHA1校验和

192.168.1.4:0>script load 'return "I " .. KEYS[1] .. ARGV[1]'
    "b4702819a82ced22ed16c94fb06f73ee21acbaba"

也可以将脚本内容写到文件中，通过加载Lua脚本文件来将Lua脚本加载到Redis内存

[root@localhost temp]# redis-cli script load "$(cat hello.lua)"
    "a5260dd66ce02462c5b5231c727b3f7772c0bcc5"

Lua脚本加载到Redis内存中之后就可以使用 evalsha 命令去执行Lua脚本了

192.168.1.4:0>evalsha b4702819a82ced22ed16c94fb06f73ee21acbaba 1 am lebron
    "I amlebron"

#### 3、Lua脚本中使用Redis命令 ####

上面案例中的Lua脚本只是最简单的字符串拼接和返回，没有涉及到Redis命令。

在Lua脚本中可以使用 redis.call 来调用Redis的命令：

192.168.1.4:0>eval 'return redis.call("set", KEYS[1], ARGV[1])' 1 hello world
    "OK"
    192.168.1.4:0>eval 'return redis.call("get", KEYS[1])' 1 hello
    "world"

在Lua脚本中也可以使用 redis.pcall 来调用Redis的命令，两个命令的区别在于如果 redis.call 命令执行失败，那么Lua脚本结束并且返回错误；如果 redis.pcall 命令执行失败，会忽略错误继续执行脚本。

使用分布式锁的时候一般需要使用到 setnx 命令来抢占锁，然后需要使用 expire 命令对锁设置一个有效期，防止发生异常导致锁永远不被释放。但是Redis没有提供一个命令来同时实现这两个功能，我们可以使用Lua脚本来帮我们做到这个事情。

下面开始使用Lua脚本来帮我们实现这个原子操作:

##### 创建Lua脚本文件 #####

创建 setnxex.lua 文件，写入Lua脚本：

local setnx = redis.call("setnx", KEYS[1], ARGV[1])
    if setnx == 1
    then
        return redis.call("expire", KEYS[1], 10)
    else
        return 0
    end

##### 将Lua脚本文件写到Redis内存 #####

[root@localhost temp]# redis-cli script load "$(cat setnxex.lua)"
    "98e3404350b75fc868964bf30068df1cc3fdd543"

得到Lua脚本文件的SHA1校验和。

##### 使用 evalsha 命令抢占分布式锁 #####

192.168.1.4:0>evalsha 98e3404350b75fc868964bf30068df1cc3fdd543 1 lockkey value
    "1"

*  返回 1 表示抢占分布式锁成功
 *  返回 0 表示抢占分布式锁失败

#### 4、管理Redis内存中的Lua脚本 ####

Redis提供了 4 个命令实现对Lua脚本的管理。

##### script load #####

script load Lua脚本内容

这个命令用于将Lua脚本加载到Redis内存，前面已经介绍过了。

##### scripts exists #####