面试题：Redis EVAL命令性能调优之底层剖析

EVAL命令执行涉及的关键机制

脚本缓存：
- 原理：Redis使用一个字典来缓存Lua脚本。当执行EVAL命令时，首先会计算脚本的SHA1摘要。如果该摘要对应的脚本已经在缓存中，就直接执行缓存中的脚本，而无需重新解析和编译。这在源码中，redisCommand函数处理EVAL命令时，会调用scriptLoadOrEval函数，该函数会先检查脚本是否已缓存（通过dictFind在脚本字典中查找）。
- 作用：减少脚本的解析和编译开销，提高重复执行相同脚本时的效率。
内存分配：
- 原理：在执行Lua脚本过程中，Redis需要为脚本执行环境分配内存。Lua脚本执行时会涉及到创建Lua状态机（lua_State），以及为脚本中定义的变量、函数等分配内存。在Redis源码中，luaCreateState函数用于创建Lua状态机，在这个过程中会分配相应的内存。此外，Lua脚本操作Redis数据结构（如哈希表、列表等）时，也可能触发Redis数据结构自身的内存分配操作，例如向哈希表中添加新元素时可能需要重新分配哈希表的内存。
- 作用：确保Lua脚本能够正常执行，同时合理的内存分配策略能避免频繁的内存分配和释放操作，提高性能。
原子性：
- 原理：Redis保证EVAL命令执行的Lua脚本是原子性的。这是通过在执行脚本期间，阻塞其他客户端的命令请求来实现的。在源码中，server.lua_caller字段用于标记当前是否在执行Lua脚本，当执行脚本时，该字段被设置，其他客户端命令会被放入队列等待，直到脚本执行完毕。
- 作用：保证脚本执行过程中数据的一致性，避免并发访问导致的数据不一致问题。

应用层面优化

脚本复用：
- 做法：在应用中尽量复用相同的Lua脚本。例如，对于一些通用的业务逻辑，如批量删除符合某种规则的键，可以编写一个Lua脚本，并在需要的地方重复使用。通过计算脚本的SHA1摘要，使用EVALSHA命令执行脚本，这样可以直接利用脚本缓存，减少解析和编译开销。
- 示例：在Python中使用redis - py库，先计算脚本的SHA1摘要：
```
import hashlib
import redis

r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db = 0)
script = "return redis.call('GET', KEYS[1])"
sha1 = hashlib.sha1(script.encode()).hexdigest()
result = r.evalsha(sha1, 1, 'key1')
```
减少内存使用：
- 做法：在Lua脚本中尽量减少不必要的变量声明和数据结构创建。避免在脚本中创建大量临时的大数组或哈希表，尤其是在循环中。如果需要处理大量数据，可以分批次处理，减少单个脚本执行时占用的内存。
- 示例：如果要处理一个大的哈希表，不要一次性将所有数据加载到Lua脚本中处理，而是每次只获取一部分数据进行处理：
```
local cursor = "0"
local keys = {}
repeat
    local res = redis.call('HSCAN', KEYS[1], cursor, 'COUNT', 100)
    cursor = res[1]
    for i = 2, #res do
        table.insert(keys, res[i])
    end
    -- 处理keys中的数据
    for _, key in ipairs(keys) do
        -- 业务逻辑
    end
    keys = {}
until cursor == "0"
```

Redis配置层面优化

调整脚本缓存大小：
- 做法：可以通过修改Redis配置文件中的lua - script - cache - max - memory参数来调整脚本缓存占用的最大内存。如果应用中会频繁使用Lua脚本，适当增大这个值可以提高脚本缓存命中率。但如果设置过大，可能会占用过多内存，影响其他Redis功能。
- 示例：在redis.conf文件中添加或修改：
```
lua - script - cache - max - memory 10mb
```
优化内存分配策略：
- 做法：Redis使用jemalloc作为默认的内存分配器。可以根据实际应用场景调整jemalloc的参数，如MALLOC_ARENA_MAX等。例如，如果应用中Lua脚本执行频繁且内存分配操作较多，可以适当增大MALLOC_ARENA_MAX的值，以提高内存分配效率。不过，调整这些参数需要谨慎，因为不同的设置可能对性能产生不同的影响，需要通过实际测试来确定最优值。
- 示例：可以通过环境变量设置jemalloc参数，在启动Redis前执行：
```
export MALLOC_ARENA_MAX = 4
redis - server
```

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面试题：Redis EVAL命令性能调优之底层剖析

知识考点

面试题答案

EVAL命令执行涉及的关键机制

应用层面优化

Redis配置层面优化