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使用 Lua 脚本高效查询 Redis 键的内存占用

在处理 Redis 数据时，我们常常需要了解某些键的内存占用情况，尤其是在优化内存使用或排查问题时。虽然 Redis 提供了MEMORY USAGE命令来查询单个键的内存占用，但如果需要批量查询多个键（例如以特定前缀开头的键），使用 Lua 脚本可以更加高效和方便。

为什么使用 Lua 脚本？

Lua 脚本在 Redis 中具有以下优势：

• 原子性：Lua 脚本在 Redis 中是原子执行的，这意味着在脚本执行期间，其他客户端无法中断脚本的执行，保证了操作的完整性。

• 减少网络往返：通过在 Redis 服务器端执行脚本，可以减少客户端与服务器之间的网络通信，提高效率。

• 高效处理大规模数据：Lua 脚本可以在服务器端直接处理数据，避免了将大量数据传输到客户端再进行处理。

Lua 脚本实现

以下是一个 Lua 脚本，用于查询 Redis 中以特定模式开头的所有键占用的内存大小。我们将使用SCAN命令逐步迭代键，以避免对性能产生较大影响。

Lua 脚本代码

-- 获取匹配模式的键
local pattern = ARGV[1]
local cursor = "0"
local total_memory_usage = 0-- 使用 SCAN 命令逐步迭代键
repeatlocal result = redis.call("SCAN", cursor, "MATCH", pattern)cursor = result[1]local keys = result[2]-- 遍历当前批次的键for _, key in ipairs(keys) dolocal memory_usage = redis.call("MEMORY", "USAGE", key)total_memory_usage = total_memory_usage + memory_usageend
until cursor == "0"return total_memory_usage

脚本说明

• SCAN命令：

• 使用SCAN命令逐步迭代所有匹配的键。SCAN是一个游标迭代器，适用于大规模数据集，避免了KEYS命令可能带来的性能问题。

• MATCH参数用于指定键的匹配模式，例如ai:op*。

• MEMORY USAGE命令：

• 对每个匹配的键调用MEMORY USAGE命令，获取键的内存占用大小（单位为字节）。

• 累加内存占用：

• 将每个键的内存占用累加到total_memory_usage中。

• 返回结果：

• 脚本返回所有匹配键的总内存占用大小。

使用方法

保存脚本

将上述 Lua 脚本保存为一个文件，例如get_memory_usage.lua。

执行脚本

使用 Redis 客户端（如redis-cli）加载并执行脚本。例如：

redis-cli --eval get_memory_usage.lua , ai:op*

• --eval参数用于执行 Lua 脚本。

• get_memory_usage.lua是脚本文件的路径。

• ,是分隔符，用于分隔脚本参数。

• ai:op*是传递给脚本的参数，表示匹配模式。

在 Python 中调用 Lua 脚本

如果你使用的是 Python，可以通过redis库的eval方法调用 Lua 脚本。以下是一个示例代码：

import redisdef get_memory_usage_of_keys(redis_host='localhost', redis_port=6379, pattern='ai:op*'):r = redis.Redis(host=redis_host, port=redis_port, decode_responses=True)lua_script = """local pattern = ARGV[1]local cursor = "0"local total_memory_usage = 0repeatlocal result = redis.call("SCAN", cursor, "MATCH", pattern)cursor = result[1]local keys = result[2]for _, key in ipairs(keys) dolocal memory_usage = redis.call("MEMORY", "USAGE", key)total_memory_usage = total_memory_usage + memory_usageenduntil cursor == "0"return total_memory_usage"""total_memory_usage = r.eval(lua_script, 0, pattern)print(f"总内存占用: {total_memory_usage} 字节")# 调用函数
if __name__ == "__main__":get_memory_usage_of_keys()

实用干货补充

1. 设置 Redis 密码

如果 Redis 服务器设置了密码，需要在连接时提供密码。在 Lua 脚本中，无法直接设置密码，但可以在客户端连接时提供密码。例如：

redis-cli -a your_password --eval get_memory_usage.lua , ai:op*

或者在 Python 中：

r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, password='your_password', decode_responses=True)

2. 处理大数据集

如果 Redis 中的键数量非常多，SCAN命令可能会分多次迭代完成。Lua 脚本会自动处理游标，直到所有匹配的键都被处理完毕。但需要注意的是，SCAN命令的迭代速度取决于 Redis 服务器的负载和数据量大小。

3. 使用SCAN命令的注意事项

• SCAN命令是一个游标迭代器，每次调用返回一批键和一个新的游标。当游标返回0时，表示迭代完成。

• SCAN命令的迭代顺序是不确定的，因此不能依赖键的顺序。

• 如果在迭代过程中有新的键被添加或删除，可能会导致某些键被重复扫描或遗漏。

4. 性能优化

• 如果需要频繁查询键的内存占用，可以考虑将结果缓存起来，避免每次都执行 Lua 脚本。

• 对于大规模数据集，可以考虑分批处理，例如每次只处理一部分键，然后将结果汇总。

总结

通过使用 Lua 脚本，我们可以在 Redis 服务器端高效地查询以特定模式开头的所有键的内存占用情况。这种方法不仅减少了网络通信，还提高了操作的原子性和效率。希望这篇博客对你有所帮助，如果你有任何问题或建议，欢迎在评论区留言。