Lua脚本在Redis中的应用

Lua 语言详解

Lua 是一种轻量级的脚本语言，常用于嵌入式开发，如游戏开发、数据库（如 Redis）、Nginx 以及嵌入式系统。它具有简洁的语法、快速执行速度和较低的资源消耗。

1. Lua 语言基础

（1）变量

Lua 是动态类型语言，变量的类型在运行时确定。

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-- 变量赋值
local x = 10
local y = "Hello, Lua!"
local z = true

（2）数据类型

Lua 主要有以下几种数据类型：

  • nil：空值
  • boolean：布尔类型（true/false）
  • number：数值类型（整数和浮点数）
  • string：字符串
  • table：表（类似于 Python 的字典）
  • function：函数
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local a = nil
local b = true
local c = 3.14
local d = "Lua"
local e = { key1 = "value1", key2 = "value2" }

（3）运算符

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-- 算术运算
local sum = 5 + 3    -- 加法
local sub = 10 - 4   -- 减法
local mul = 2 * 3    -- 乘法
local div = 10 / 2   -- 除法
local mod = 10 % 3   -- 取模
local exp = 2 ^ 3    -- 幂运算

-- 关系运算
local isEqual = (5 == 5)      -- true
local isNotEqual = (5 ~= 3)   -- true
local isGreater = (10 > 5)    -- true

（4）控制结构

条件判断
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local age = 18
if age >= 18 then
    print("Adult")
elseif age >= 13 then
    print("Teenager")
else
    print("Child")
end
循环
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-- for 循环
for i = 1, 5 do
    print(i)
end

-- while 循环
local i = 1
while i <= 5 do
    print(i)
    i = i + 1
end

-- repeat until 循环
local j = 1
repeat
    print(j)
    j = j + 1
until j > 5

（5）函数

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function add(a, b)
    return a + b
end
print(add(5, 3))

（6）Table（类似字典/数组）

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local t = { name = "Alice", age = 25 }
print(t.name)   -- 访问表中的值

t["gender"] = "female" -- 添加新键值对
print(t.gender)

Lua 在 Redis 中的应用

Redis 允许用户在服务器端执行 Lua 脚本，这样可以实现高效的事务和批处理操作。Redis 使用 EVAL 命令执行 Lua 脚本，使得多个命令在一个事务中完成，避免网络往返和数据竞争。

1. 在 Redis 中使用 Lua

（1）基本执行

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EVAL "return 'Hello, Redis!'" 0
  • EVAL 运行 Lua 脚本
  • "return 'Hello, Redis!'" 代表返回一个字符串
  • 0 表示不需要使用 Redis 键

（2）读取 Redis 键

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EVAL "return redis.call('GET', KEYS[1])" 1 mykey
  • redis.call('GET', KEYS[1]) 相当于 GET mykey
  • 1 mykey 代表传入一个键 mykey

（3）写入 Redis

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EVAL "redis.call('SET', KEYS[1], ARGV[1])" 1 mykey "hello"
  • redis.call('SET', KEYS[1], ARGV[1]) 相当于 SET mykey hello
  • ARGV[1] 代表传入的参数 "hello"

2. Redis Lua 事务

Lua 在 Redis 中 是原子执行的，这意味着整个脚本会在执行时被锁定，直到完成执行后才会释放。

（1）Redis 计数器

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EVAL "return redis.call('INCR', KEYS[1])" 1 counter
  • INCR 命令对 counter 键进行自增。

（2）Redis 分布式锁

获取锁

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EVAL "return redis.call('SET', KEYS[1], ARGV[1], 'NX', 'EX', ARGV[2])" 1 mylock "token123" 30
  • SET mylock "token123" NX EX 30，表示：
    • NX：如果 mylock 不存在才设置
    • EX：设置过期时间 30 秒

释放锁

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EVAL "
if redis.call('GET', KEYS[1]) == ARGV[1] then
    return redis.call('DEL', KEYS[1])
else
    return 0
end
" 1 mylock "token123"
  • 先检查 mylock 是否是 "token123"，如果是则删除锁，否则返回 0。

3. 限流（Rate Limiting）

实现 API 访问限流，每个用户每分钟最多请求 10 次

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EVAL "
local current = redis.call('INCR', KEYS[1])
if current == 1 then
    redis.call('EXPIRE', KEYS[1], ARGV[1])
end
if current > tonumber(ARGV[2]) then
    return 0
end
return 1
" 1 user:1234:rate_limit 60 10
  • INCR 递增请求次数
  • EXPIRE 设置 60 秒过期
  • ARGV[2] = 10 表示每分钟最多允许 10 次请求
  • 如果超过 10 次，返回 0，否则返回 1

4. Redis Lua 实现转账

用户 A 给用户 B 转账

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EVAL "
local balance = redis.call('GET', KEYS[1])
if tonumber(balance) < tonumber(ARGV[1]) then
    return 'Insufficient funds'
end
redis.call('DECRBY', KEYS[1], ARGV[1])
redis.call('INCRBY', KEYS[2], ARGV[1])
return 'Transfer complete'
" 2 userA userB 100
  • 检查 userA 余额是否足够
  • 如果足够，扣除 100，然后给 userB 增加 100

总结

  • Lua 语法简单，包括变量、控制结构、函数、表等基本功能。
  • Redis Lua 脚本 通过 EVAL 执行，并支持 redis.call() 来调用 Redis 命令。
  • Redis Lua 原子性 确保整个脚本执行过程中数据不会被并发修改。
  • Redis Lua 应用场景：
    1. 计数器（如用户访问计数）
    2. 限流（限制 API 访问频率）
    3. 分布式锁（保证数据一致性）
    4. 转账系统（事务性操作）