在Redis的高级特性中，Lua脚本为复杂操作提供了原子性执行的能力。通过EVAL命令，我们可以在Redis服务器端直接运行Lua脚本，将多个命令封装为一个原子操作，大幅提升复杂业务场景的效率与可靠性。本章将系统解析EVAL命令的用法、Lua脚本与Redis的交互逻辑，以及脚本执行的核心特性。

一、EVAL命令基础：语法与参数解析

EVAL命令是执行Lua脚本的入口，其核心作用是在Redis服务器中运行指定的Lua代码，并返回执行结果。其基本语法如下：

EVAL script numkeys key [key ...] arg [arg ...]

关键参数说明：

• script：Lua 5.1脚本字符串，包含要执行的逻辑（无需定义为Lua函数）。
• numkeys：指定后续参数中“键名参数”的数量（非负整数），用于区分键和附加参数。
• key [key ...]：键名参数，在脚本中通过KEYS数组访问（KEYS[1]、KEYS[2]，以1为基址）。
• arg [arg ...]：附加参数，在脚本中通过ARGV数组访问（ARGV[1]、ARGV[2]）。

示例：传递键与参数

# 脚本返回键名参数和附加参数
EVAL "return {KEYS[1], KEYS[2], ARGV[1], ARGV[2]}" 2 user:1 post:100 "hello" "world"
# 结果：1) "user:1" 2) "post:100" 3) "hello" 4) "world"

为什么要严格区分键名参数和附加参数？
Redis需要分析脚本中操作的键，以确保集群模式下请求能路由到正确的节点。所有脚本中用到的键必须通过KEYS数组传递，否则脚本无法兼容集群环境（尽管单实例中可以“滥用”，但不推荐）。

二、Lua脚本与Redis命令的交互：call与pcall函数

在Lua脚本中，通过redis.call()或redis.pcall()函数执行Redis命令，二者的核心区别在于错误处理机制：

示例：调用Redis命令

# 使用call设置键值对（正确用法：键通过KEYS传递）
EVAL "return redis.call('set', KEYS[1], ARGV[1])" 1 foo "bar"
# 结果：OK

# 使用pcall处理错误（如对字符串键执行列表操作）
EVAL "return redis.pcall('lpush', KEYS[1], 'a')" 1 foo
# 结果：{err="WRONGTYPE Operation against a key holding the wrong kind of value"}

三、数据类型转换：Lua与Redis的“翻译规则”

Lua脚本与Redis之间的数据传递需要经过类型转换，确保双方能正确解析对方的数据。转换规则是双向的，且保证“ round-trip ”一致性（Redis类型→Lua类型→Redis类型后与原始值相同）。

1. Redis类型→Lua类型转换

2. Lua类型→Redis类型转换

示例：复杂类型转换

# Lua表转换为Redis多批量回复
EVAL "return {1, 'hello', {3, 'world'}}" 0
# 结果：
# 1) (integer) 1
# 2) "hello"
# 3) 1) (integer) 3
#    2) "world"

四、脚本的原子性：不可打断的执行保障

Redis保证Lua脚本的原子性执行：在脚本运行期间，服务器不会执行其他任何命令（包括其他脚本或客户端命令）。这种特性与MULTI/EXEC事务类似，但粒度更细——整个脚本作为一个不可分割的单元执行，从其他客户端视角看，脚本的效果要么完全未发生，要么已全部完成。

原子性的价值：

• 避免并发修改导致的数据不一致（如库存扣减时的竞态条件）。
• 减少多命令执行时的网络往返（将“读-计算-写”逻辑封装在脚本中，一次调用完成）。

注意：原子性意味着慢脚本会阻塞整个Redis服务。因此，脚本应尽量简洁，避免包含复杂循环或耗时计算（默认超时时间为5秒，可通过lua-time-limit配置修改）。

五、EVALSHA：优化脚本传输的带宽消耗

EVAL命令每次执行都需要发送完整的脚本内容，若脚本较长或调用频繁，会浪费带宽。EVALSHA命令通过脚本的SHA1哈希值调用已缓存的脚本，解决了这一问题。

工作流程：

1. 脚本首次执行时，Redis会计算其SHA1哈希并缓存（永久有效，除非执行SCRIPT FLUSH）。
2. 后续调用可使用EVALSHA sha1 numkeys ...，直接通过哈希值执行脚本。
3. 若哈希不存在（如脚本未缓存或已被清除），返回NOSCRIPT错误，需重新使用EVAL发送脚本。

示例：

# 首次执行脚本，获取哈希
EVAL "return redis.call('get', KEYS[1])" 1 foo
# 结果："bar"（假设foo的值为bar）

# 计算脚本的SHA1（可通过客户端工具或SCRIPT LOAD获取）
SCRIPT LOAD "return redis.call('get', KEYS[1])"
# 结果："a42059b356c875801a65a371279c992212c22a3"

# 使用EVALSHA调用
EVALSHA a42059b356c875801a65a371279c992212c22a3 1 foo
# 结果："bar"

客户端最佳实践：
客户端可默认使用EVALSHA，若收到NOSCRIPT错误则回退到EVAL，兼顾效率与可靠性。

六、脚本缓存与管理：SCRIPT命令家族

Redis提供了一组SCRIPT命令，用于管理服务器端的脚本缓存：

脚本缓存的持久性：

• 脚本缓存仅存在于内存中，服务器重启后会清空（需重新加载）。
• 除非执行SCRIPT FLUSH，否则缓存的脚本会永久保留（即使长期未使用）。

七、脚本复制：保证主从数据一致性

Redis需要确保主从节点的脚本执行结果一致，为此提供了两种复制方式（Redis 5+默认使用第二种）：

1. 全脚本复制（旧模式）

• 主节点将完整脚本发送到从节点和AOF文件。
• 从节点通过执行相同的脚本保证数据一致。
• 要求：脚本必须是“纯函数”——相同输入下始终产生相同的写命令（不能依赖随机数、系统时间等非确定性因素）。

2. 命令复制（新模式，Redis 5+默认）

• 主节点执行脚本时，记录所有修改数据的命令（如set、lpush）。
• 脚本执行完毕后，将这些命令封装为MULTI/EXEC事务，发送到从节点和AOF。
• 优势：无需脚本是纯函数，支持使用随机数、时间等（如生成验证码的脚本）。

手动切换模式：
在脚本中调用redis.replicate_commands()可强制启用命令复制（Redis 3.2+支持）。

八、使用注意事项与最佳实践

1. 键名必须通过KEYS传递
   所有脚本中操作的键必须放在KEYS数组中，确保Redis集群能正确路由请求（否则脚本无法在集群模式下工作）。
2. 避免全局变量
   Lua脚本中禁止创建全局变量（会导致脚本执行失败），需用local声明局部变量：

-- 错误：创建全局变量a
a = 10
-- 正确：局部变量
local a = 10

3. 处理超时脚本
   若脚本执行超时（超过lua-time-limit），Redis会允许其他客户端执行SCRIPT KILL（仅对只读脚本有效）或SHUTDOWN NOSAVE（终止服务器，不保存数据）。
4. 利用内置库扩展能力
   Redis的Lua环境内置了多个实用库，可直接使用：

• cjson：JSON序列化/反序列化（如cjson.encode({foo="bar"})）。
• bitop：位运算（如bit.bor(1, 2)计算按位或）。
• redis.sha1hex：计算字符串的SHA1哈希。

九、总结：Lua脚本的适用场景

EVAL与Lua脚本为Redis提供了强大的复杂逻辑处理能力，尤其适合以下场景：

• 需原子性执行的多步操作（如库存扣减、分布式锁）。
• 减少网络往返的“读-计算-写”逻辑（如排行榜实时更新）。
• 自定义命令（通过脚本封装业务逻辑，简化客户端代码）。

合理使用Lua脚本，既能发挥Redis的高性能，又能保证复杂业务的可靠性，但需牢记：脚本的简洁性与执行效率是不可忽视的原则。