前言
1. Lua 腳本
- 1.1 Redis 創建并修改 Lua 環境的步驟
- 1.2 Lua 環境協作組件
- 1.3 EVAL 命令的實作
- 1.4 EVALSHA 命令的實作
- 1.5 腳本管理命令的實作
- 1.6 腳本復制
  - 1.6.1 EVAL、SCRIPT FLUSH、SCRIPTLOAD 命令的復制
  - 1.6.2 EVALSHA 命令的復制
2. 排序
- 2.1 SORT 命令的實作
- 2.2 SORT 命令的可選項
- 2.3 多個選項的執行順序
最后

前言

參考資料：《Redis設計與實作第二版》；

第三部分為獨立功能的實作，主要由以下模塊組成：發布訂閱、事務、Lua 腳本、排序、二進制位陣列、慢查詢日志、監視器；

本篇將介紹 Redis 的Lua 腳本與排序，Redis 從 2.6 版本開始可以使用一些命令操作 Lua 腳本，引入相關支持；Redis 的 SORT 命令可以對串列鍵、集合鍵或者有序集合鍵的值進行排序，SORT 命令的一些可選性能讓我們得到想要的排序；

與本章相關的 Redis 命令總結在下篇文章，歡迎點擊收藏，本篇將不再重復：

《Redis常用命令及示例總結（API）》：https://www.cnblogs.com/dlhjw/p/15639773.html

1. Lua 腳本

Lua 腳本的執行的原子性的；

1.1 Redis 創建并修改 Lua 環境的步驟

創建 Lua 環境：呼叫 Lua 的 C API 函式 lua_open；
載入函式庫：包括基礎庫、表格庫、字串庫、數學庫、除錯庫、Lua CJSON 庫、Struct 庫、Lua cmsgpack 庫等；
創建 redis 全域表格：表格包含對 Redis 進行操作的函式，如 redis.call 和 redis.pcall 函式等；
使用 Redis 自制的隨機函式替換 Lua 原有的隨機函式：math.random 和 math.randomseed 函式帶有副作用，Redis 對其進行了替換，以避免在腳本中引入副作用；
創建排序輔助函式：有些命令在相同資料集上會產生不同結果，為了消除這些命令帶來的不確定性，創建了 redis__compare_helper 排列輔助函式；
創建 redis.pcall 函式的錯誤報告輔助函式：創建 __redis__err__handler 錯誤處理函式，提供更詳細的出錯資訊；
保護 Lua 全域環境：防止用戶在執行腳本時將額外的全域變數添加到 Lua 環境中，但可以修改已存在的全域變數；
將 Lua 環境保存到服務器狀態的 lua 屬性里：然后等待服務器傳來 lua 腳本；

保存 lua 環境

1.2 Lua 環境協作組件

Redis 服務器創建兩個與 Lua 環境進行協作的組件；
偽客戶端：

lua_scripts 字典：

struct redisServer{
    //...
    //字典，鍵為某個 Lua 腳本的 SHA1 校驗和，值為 SHA1 校驗和對應的 Lua 腳本                                                                                                                                                                                                                                                                    
    dict *lua_scripts;
}

所有被 EVAL 和 SCRIPT LOAD 命令執行過的腳本會被保存到 lua_scripts 字典里；

1.3 EVAL 命令的實作

執行命令：EVAL "return 'hello world'" 0，實作步驟如下：

定義腳本函式：給函式命令為 f_SHA1的校驗和，函式體為腳本本身return 'hello world'；
將腳本保存到 lua_scripts 字典：

添加鍵值對后的 lua_scripts 字典

執行腳本函式：先進行設定鉤子(hook)、傳入引數等準備作業，再執行函式，將執行結果保存到客戶端狀態的輸出緩沖區，執行垃圾回收等操作；

1.4 EVALSHA 命令的實作

每個被 EVAL 命令成功執行過的 Lua 腳本，在 Lua 環境中有一個與該腳本對應的 Lua 函式，函式名為 f_SHA1的校驗和；
因此即使不知道腳本內容，也可以通過 EVALSHA SHA1校驗和 命令呼叫對應函式；

1.5 腳本管理命令的實作

SCRIPT FLUSH：
- 用于清除服務器中所有和 Lua 腳本有關的資訊；
- 會釋放并重建 lua_scripts 字典，關閉現有 Lua 環境并重建一個新的 Lua 環境；
SCRIPT EXISTS：
- 根通過檢查給定校驗和 SHA1 是否在的于 lua_scripts 字典的鍵，判斷對應的腳本是否存在服務器中；
SCRIPT LOAD：
- 所做作業與 EVAL 命令前兩步一樣：定義腳本函式，將腳本函式保存進 lua_scripts 字典；
SCRIPT KILL：
- 用于處理鉤子（hook）超時的情況；
- 如果腳本未執行寫入操作，客戶端可以使用該命令停止執行腳本；
- 如果腳本已經進行過寫入操作，客戶端只能使用 SHUTDOWN nosave 命令來停止服務器，防止不合法的資料被寫入到資料庫中；

SCRIPT KILL命令的鉤子情況

1.6 腳本復制

當服務器運行在復制模式下時，具有寫性質的腳本命令會被復制到從服務器里，如：EVAL、EVALSHA、SCRIPT FLUSH、SCRIPTLOAD；

1.6.1 EVAL、SCRIPT FLUSH、SCRIPTLOAD 命令的復制

當主服務器執行完 EVAL、SCRIPT FLUSH、SCRIPTLOAD 命令時，會直接將被執行的命令傳播給所有從服務器；

1.6.2 EVALSHA 命令的復制

EVALSHA 命令接受一個校驗和 SHA1 作為引數傳入；
每個服服務器間的腳本校驗和 SHA1 可能不同，導致在不同的服務器間執行 EVALSHA 命令情況可能也不同；
Redis 復制 EVALSHA 命令的方法：
- 判斷傳播 EVALSHA 命令是否安全的方法：主服務器使用 repl_scriptcache_dict 字典記錄哪些腳本傳播給了所有從服務器，跟 lua_scripts 字典對比即可得知哪些校驗和還未傳播；
```
struct redisServer{
    //...
    //字典，鍵是校驗和 SHA1，值是 NULL
    dict *repl_scriptcache_dict;
};
```
- 清空 repl_scriptcache_dict 字典：每當主服務器添加一個新的從服務器時，主服務器會清空自己的 repl_scriptcache_dict 字典；
- EVALSHA 命令轉換成 EVAL 命令的方法：根據 sha1 校驗和在 lua_scripts 字典中查找對應 Lua腳本 script；然后改寫命令，用 script 替換 sha1；其他引數不變；
  - EVAL命令：EVAL script numkeys key [key ...] arg [arg ...]
  - EVALSHA命令：EVALSHA sha1 numkeys key [key ...] arg [arg ...]
- 傳播 EVALSHA 命令的方法：當主服務器成功執行完一個 EVALSHA 命令后，會根據該命令指定的 SHA1 校驗和是否存在于 repl_scriptcache_dict 字典里來決定是否向從服務器傳播 EVALSHA 命令還是 EVAL 命令；

傳播 EVALSHA 命令的方法

2. 排序

2.1 SORT <key> 命令的實作

服務器執行 SORT numbers 命令的詳細步驟：
1）創建一個和 numbers 串列長度相同的陣列，陣列的每個項都是 redis.h/redisSortObject 結構；
2）遍歷陣列，將各個陣列項的 obj 指標指向 numbers 串列的各個項，構成 obj 指標和串列項的一對一關系；

obj 指標指向各個項

3）遍歷陣列，將各個 obj 指標所指向的串列項轉換成一個 double 型別的浮點數，并將浮點數保存到相應陣列項 u.score 屬性里；

設定陣列的 u.score 屬性

4）根據陣列項 u.score 屬性的值，對陣列進行數字值排序；

排序后的陣列

5）遍歷陣列，將各個陣列項的 obj 指標所指向的串列項作為排序結果回傳給客戶端；

2.2 SORT 命令的可選項

ALPHA 選項可以對包含字串的鍵進行排列；
ASC 選項執行升序排序；
DESC 選項執行降序排序；
- 升序和降序都采用快速排序演算法；
BY 選項可以指定某些字串鍵，或者某個哈希鍵說包含的某些域來作為權重，對一個鍵排序；
LIMIT 選項可以讓結果只回傳其中部分已排序的元素；
GET 選項可以在鍵被排序后，根據被排序的元素，以及 GET 選項指定的模式，查找并回傳某些鍵的值；
STORE選項可以將排序結果保存在指定的鍵里面；

2.3 多個選項的執行順序

選項的執行順序：
- 1）排序：會先使用 ALPHA、ASC、DESC、BY 這幾個選項，對輸入鍵進行排序，并得到一個排序結果集；
- 2）限制排序結果集的長度：使用 LIMIT 選項，對排序結果集的長度進行限制；
- 3）獲取外部鍵：使用 GET 選項，根據結果集的元素，以及 GET 指定的模式，查找并獲取指定鍵的值，并用這些值構成新的結果集；
- 4）保存排序結果集：使用 STORE 選項，將排序結果集保存到指定的鍵上；
- 5）向客戶端回傳排序結果集：遍歷排序結果集，并依次向客戶端回傳排序結果集中的元素；
除了 GET 選項之外，改變選項的擺放順序不會影響 SORT 命令執行這些選項的順序；

最后

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