Redis基于eval的多字段原子增量计算

目录

1. 前言

一些应用场景需要对多个值进行原子计数，Redis的eval+hincrby可以达到目标，但如果计算的字段比较多时，效率会是个问题，它的时间复杂度为O(N)，而且对于查询也同样如此。如果能将所有字段作为一个个struct成员，时间复杂度会固定下来。如果能象C/C++中的引用或指针操作，时间复杂度可以降低到O(1)，否则考虑先get再set，这样时间复杂度为O(2)，当字段数较多时，比如达到10个甚至更多时，相比O(N)就好了许多。

2. 优点

1）不需要hash，普通kv即可实现多字段的计数，而且是原子操作

2）当字段较多时，性能不会线性下降（hincrby多字段操作性能会线性下降，因为多字段hincrby操作时间复杂度为O(n)）

3）当字段较多时，查询性能不变，保持为O(1)

3. 方法一：使用struct

3.1. 设置初始值（覆盖原有的，如果存在）

调用struct的pack函数打包（序列化）两个字段的值56和78，并将该struct赋值给本地变量a（注意Redis内的lua不支持全局变量，如果需要全局变通，可变通使用Redis的KV），然后将变量a作为k1的值设置进去。

127.0.0.1:6379> EVAL 'local a;a=struct.pack("ll",56,78);local x=redis.call("set","k1",a);return x;' 0

OK

3.2. 查询k1的值

因为struct是个二进制值，因为取到值时，需要先unpack反序列化（解包）。

127.0.0.1:6379> eval 'local x=redis.call("get","k1");local m,n=struct.unpack("ll",x);return {m,n}' 0

1) (integer) 56

2) (integer) 78

3.3. 设置初始值（覆盖原有的，如果存在）

127.0.0.1:6379> EVAL 'local a;a=struct.pack("lll",56,78,99);local x=redis.call("set","k1",a);return x;' 0

OK

3.4. 查询k1的值

127.0.0.1:6379> eval 'local x=redis.call("get","k1");local m,n,l=struct.unpack("lll",x);return {m,n,l}' 0

1) (integer) 56

2) (integer) 78

3) (integer) 99

3.5. 增量操作（增1）

这内含两个Redis操作：get和set两个操作，因此时间复杂度为O(2)。

127.0.0.1:6379> eval 'local x=redis.call("get","k1");local m,n,l=struct.unpack("lll",x);m=m+1;n=n+1;l=l+1;local a=struct.pack("lll",m,n,l);local z=redis.call("set","k1",a);return z;' 0

OK

3.6. 查询k1的值

127.0.0.1:6379> eval 'local x=redis.call("get","k1");local m,n,l=struct.unpack("lll",x);return {m,n,l}' 0

1) (integer) 57

2) (integer) 79

3) (integer) 100

3.7. 增量操作（增1）

127.0.0.1:6379> eval 'local x=redis.call("get","k1");local m,n,l=struct.unpack("lll",x);m=m+1;n=n+1;l=l+1;local a=struct.pack("lll",m,n,l);local z=redis.call("set","k1",a);return z;' 0

OK

3.8. 查询k1的值

127.0.0.1:6379> eval 'local x=redis.call("get","k1");local m,n,l=struct.unpack("lll",x);return {m,n,l}' 0

1) (integer) 58

2) (integer) 80

3) (integer) 101

3.9. pack和unpack

Redis内置支持struct，pack和unpack中的第一个参数为格式参数，其中单个“l”表示有符号long类型，大写的“L”则表示无符号的long类型，更多可以参见eval命令的说明：。

3.10. AOF文件

上述操作对应的AOF文件内容：

$ tail -f appendonly-6379.aof 

*2

$6

SELECT

$1

0

*3

$4

EVAL

$76

local a;a=struct.pack("ll",56,78);local x=redis.call("set","k1",a);return x;

$1

0

*3

$4

EVAL

$80

local a;a=struct.pack("lll",56,78,99);local x=redis.call("set","k1",a);return x;

$1

0

*3

$4

eval

$159

local x=redis.call("get","k1");local m,n,l=struct.unpack("lll",x);m=m+1;n=n+1;l=l+1;local a=struct.pack("lll",m,n,l);local z=redis.call("set","k1",a);return z;

$1

0

*3

$4

eval

$159

local x=redis.call("get","k1");local m,n,l=struct.unpack("lll",x);m=m+1;n=n+1;l=l+1;local a=struct.pack("lll",m,n,l);local z=redis.call("set","k1",a);return z;

$1

0

3.11. 进化的增量操作

可用于生产环境的增量操作，允许被操作的key不存在（大小超过200字节）：

eval 'local x=redis.call("get",KEYS[1]); local m,n,l;if (x) then m,n,l=struct.unpack("lll",x);m=m+ARGV[1];n=n+ARGV[2];l=l+ARGV[3]; else m=ARGV[1];n=ARGV[2];l=ARGV[3]; end; local a=struct.pack("lll",m,n,l);local z=redis.call("set",KEYS[1],a);return z;' 1 "k1" 1 2 3

3.12. 进化的查询操作

可用于生产环境的查询操作，允许被查询的key不存在：

eval 'local x=redis.call("get",KEYS[1]); if (x) then local m,n,l=struct.unpack("lll",x);return {m,n,l}; else return x; end;' 1 "k1"

4. 方法二：使用CJSON

暂略。

5. 方法三：使用CMSGPACK

暂略。

6. 方法四：借助Redis的module

6.1. 参考一：rediSQL

6.2. 参考二：ReJSON