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面试题:Redis Lua环境下复杂业务场景的资源分配优化策略

假设在一个电商秒杀场景中,使用Redis Lua脚本来处理库存扣减、用户排队等业务逻辑。请详细说明在这种复杂业务场景下,如何对Redis Lua环境创建的资源分配进行优化,以保证高并发情况下系统的稳定性和性能?
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数据库Redis

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面试题答案

一键面试
  1. 复用Lua脚本
    • 说明:在高并发场景下,避免重复加载Lua脚本。Redis提供了SCRIPT LOAD命令来将Lua脚本加载到脚本缓存中,并返回一个脚本的SHA1摘要。后续使用EVALSHA命令通过这个SHA1摘要来执行脚本,而不是每次都使用EVAL命令重新加载脚本内容。这样可以减少网络开销和脚本解析时间。
    • 示例
      -- 加载脚本
      local script = "local stock = redis.call('GET', KEYS[1]) if tonumber(stock) > 0 then redis.call('DECR', KEYS[1]) return 1 else return 0 end"
      local sha1 = redis.call('SCRIPT LOAD', script)
      -- 执行脚本
      local result = redis.call('EVALSHA', sha1, 1, "product:stock:123")
      
  2. 减少Redis交互次数
    • 说明:尽量将多个相关的Redis操作合并到一个Lua脚本中执行。因为每次Redis交互都存在网络延迟,在高并发下这会严重影响性能。例如,库存扣减和用户排队可以在同一个Lua脚本中完成,而不是分开进行多个Redis操作。
    • 示例
      -- 库存扣减和用户排队逻辑
      local stock = redis.call('GET', KEYS[1])
      if tonumber(stock) > 0 then
        redis.call('DECR', KEYS[1])
        redis.call('RPUSH', KEYS[2], ARGV[1])
        return 1
      else
        return 0
      end
      
  3. 合理使用Redis数据结构
    • 库存管理
      • 说明:对于库存数据,可以使用Redis的字符串类型来存储库存数量。如果需要更复杂的库存管理,如库存预警等,可以考虑使用哈希类型,将库存相关的各种属性存储在哈希表中。但在高并发扣减库存场景下,字符串类型的简单加减操作性能更高。
      • 示例SET product:stock:123 100 来初始化库存为100。
    • 用户排队
      • 说明:使用Redis的列表(List)数据结构来处理用户排队。列表的RPUSH命令可以高效地将用户ID加入队列,LPOP命令可以从队列头部取出用户ID进行后续处理。
      • 示例RPUSH秒杀排队:123 用户ID1 将用户ID1加入到指定商品的排队队列中。
  4. 优化内存使用
    • 说明:在Lua脚本中避免创建不必要的大对象或无限循环。对局部变量及时释放,避免内存泄漏。例如,不要在Lua脚本中创建一个很大的数组用于临时存储数据,除非必要。如果需要临时存储数据,可以考虑使用Redis的数据结构,因为Redis的内存管理机制相对更高效。
    • 示例
      -- 避免创建大数组
      -- local largeArray = {}
      -- for i = 1, 10000 do
      --   table.insert(largeArray, i)
      -- end
      
  5. 脚本性能测试与优化
    • 说明:使用性能测试工具(如Redis自带的redis-benchmark工具结合Lua脚本测试功能,或者自定义的压测脚本)对Lua脚本进行性能测试。分析脚本执行时间、资源占用等指标,针对性能瓶颈进行优化。例如,通过优化Lua脚本中的逻辑判断、循环等操作来提高执行效率。
    • 示例
      • 使用redis - benchmark测试Lua脚本性能:
        redis - benchmark - script script.lua - n 10000 - c 100
        
        其中script.lua是Lua脚本文件,-n指定执行次数,-c指定并发数。根据测试结果,调整脚本逻辑。