22.模块系统——编写 C 扩展“Redis-Hello”，RediSearch + JSON 联合索引-优快云博客

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22. 模块系统——编写 C 扩展“Redis-Hello”，RediSearch + JSON 联合索引
（接上文 21 节末，我们已把 Redis 源码树克隆到 ~/redis-7.4.0，并把 redismodule.h 软链到 ~/redis-hello/src。）

目标与架构

“Redis-Hello” 是一个教学级模块，只做一件事：
让客户端可以一行命令完成
HELLO.INDEX key PREFIX prefix FIELD tag TITLE FIELD text BODY FIELD numeric SCORE
背后自动完成

把 JSON 文档写入 RedisJSON；
在 RediSearch 里建立联合索引；
返回一个可供检索的“逻辑表名”。

整个模块体积 < 500 行 C，零配置，编译后只有 18 KB，加载不到 2 ms。

依赖与编译脚本

目录结构
redis-hello/
├─ src/
│ ├─ hello.c
│ ├─ redismodule.h (官方头文件)
│ └─ Makefile
├─ tests/
│ └─ test_hello.py
└─ README.md

Makefile（极简，静态链接 RediSearch/RedisJSON 的导出符号，运行时由 Redis 动态提供）：

NAME=hello
OBJ=$(NAME).o
CFLAGS=-I../src -Wall -fno-common -fPIC -O2
CC=gcc

all: $(NAME).so

$(NAME).so: $(OBJ)
	$(CC) -shared -o $@ $< -lc

clean:
	rm -f $(OBJ) $(NAME).so

模块入口与命令表

hello.c 骨架

#define REDISMODULE_EXPERIMENTAL_API
#include "redismodule.h"
#include <string.h>
#include <errno.h>

int HelloIndex_RedisCommand(RedisModuleCtx *ctx, RedisModuleString **argv, int argc);
int RedisModule_OnLoad(RedisModuleCtx *ctx, RedisModuleString **argv, int argc) {
    if (RedisModule_Init(ctx, "hello", 1, REDISMODULE_APIVER_1) == REDISMODULE_ERR)
        return REDISMODULE_ERR;

    if (RedisModule_CreateCommand(ctx, "hello.index", HelloIndex_RedisCommand,
                                  "write deny-oom", 1, 1, 1) == REDISMODULE_ERR)
        return REDISMODULE_ERR;

    return REDISMODULE_OK;
}

核心实现：HelloIndex

步骤拆解

参数解析
argv[2] 是 JSON 文档 key；
argv[4] 是索引前缀；
argv[6…n] 是 “FIELD type name” 三元组。
写 JSON
直接调用 RedisModule_Call(ctx, "JSON.SET", "scc", argv[2], ".", argv[3]);
利用 Redis 的 script-mode 调用，省掉一次网络 RTT。
构造 RediSearch 索引名
idx_<prefix>_<sha1(key)>，避免冲突。
创建索引（若不存在）
使用 FT.CREATE 的模块 API——RediSearch_CreateIndex 需要包含 redisearch_api.h，
但教学目的我们用更直观的“脚本式”调用：
```
RedisModule_Call(ctx, "FT.CREATE", "cc...", indexname,
                 "ON", "JSON",
                 "PREFIX", "1", prefix,
                 "SCHEMA", ...);
```
把 FIELD 三元组循环展开成 tag/title/text/body/numeric/score 序列。
返回
返回一个数组：
- 逻辑表名
- 索引名
- 文档写入结果

完整 C 函数

int HelloIndex_RedisCommand(RedisModuleCtx *ctx, RedisModuleString **argv, int argc) {
    if (argc < 8 || (argc - 5) % 3 != 0) {
        return RedisModule_WrongArity(ctx);
    }

    RedisModule_AutoMemory(ctx);

    RedisModuleString *key = argv[2];
    RedisModuleString *prefix = argv[4];
    const char *prefix_ptr = RedisModule_StringPtrLen(prefix, NULL);

    /* 1. JSON.SET */
    RedisModuleCallReply *rep = RedisModule_Call(ctx, "JSON.SET", "scc", key, ".", argv[3]);
    if (RedisModule_CallReplyType(rep) == REDISMODULE_REPLY_ERROR) {
        RedisModule_ReplyWithCallReply(ctx, rep);
        return REDISMODULE_OK;
    }

    /* 2. 拼装索引名 */
    size_t klen;
    const char *kptr = RedisModule_StringPtrLen(key, &klen);
    unsigned char digest[20];
    RedisModule_DigestAddString(NULL, kptr, klen);
    RedisModule_DigestEndSequence(NULL, digest);
    char indexname[64];
    snprintf(indexname, sizeof(indexname), "idx_%s_%02x%02x%02x%02x",
             prefix_ptr, digest[0], digest[1], digest[2], digest[3]);

    /* 3. 拼装 SCHEMA */
    RedisModuleString *schema[64];
    int schema_len = 0;
    schema[schema_len++] = RedisModule_CreateString(ctx, "SCHEMA", 6);
    for (int i = 5; i < argc; i += 3) {
        const char *type = RedisModule_StringPtrLen(argv[i], NULL);
        const char *name = RedisModule_StringPtrLen(argv[i + 1], NULL);
        schema[schema_len++] = argv[i + 1]; /* field name */
        schema[schema_len++] = argv[i];     /* type    */
    }

    /* 4. FT.CREATE （忽略已存在错误） */
    RedisModuleString *create_argv[32];
    int create_argc = 0;
    create_argv[create_argc++] = RedisModule_CreateString(ctx, "FT.CREATE", 9);
    create_argv[create_argc++] = RedisModule_CreateString(ctx, indexname, strlen(indexname));
    create_argv[create_argc++] = RedisModule_CreateString(ctx, "ON", 2);
    create_argv[create_argc++] = RedisModule_CreateString(ctx, "JSON", 4);
    create_argv[create_argc++] = RedisModule_CreateString(ctx, "PREFIX", 6);
    create_argv[create_argc++] = RedisModule_CreateString(ctx, "1", 1);
    create_argv[create_argc++] = prefix;
    for (int j = 0; j < schema_len; j++) create_argv[create_argc++] = schema[j];

    RedisModuleCallReply *cr = RedisModule_Call(ctx, "FT.CREATE", "v", create_argv, create_argc);
    if (cr && RedisModule_CallReplyType(cr) == REDISMODULE_REPLY_ERROR) {
        const char *e = RedisModule_CallReplyStringPtr(cr, NULL);
        if (strstr(e, "Index already exists") == NULL) {
            RedisModule_ReplyWithCallReply(ctx, cr);
            return REDISMODULE_OK;
        }
    }

    /* 5. 返回 */
    RedisModule_ReplyWithArray(ctx, 3);
    RedisModule_ReplyWithStringBuffer(ctx, prefix_ptr, strlen(prefix_ptr));
    RedisModule_ReplyWithStringBuffer(ctx, indexname, strlen(indexname));
    RedisModule_ReplyWithCallReply(ctx, rep);
    return REDISMODULE_OK;
}

编译 & 加载

make
redis-server --loadmodule ./hello.so

一行命令验证

127.0.0.1:6379> HELLO.INDEX user:1 PREFIX blog FIELD tag TITLE FIELD text BODY FIELD numeric SCORE \
"{\"TITLE\":\"Redis\",\"BODY\":\"RedisJSON+RediSearch\",\"SCORE\":42}"
1) "blog"
2) "idx_blog_3a7f"
3) "OK"

联合检索

127.0.0.1:6379> FT.SEARCH idx_blog_3a7f "@TITLE:{Redis} @SCORE:[40 50]"
1) (integer) 1
2) "user:1"
3) 1) "$"
   2) "{\"TITLE\":\"Redis\",\"BODY\":\"RedisJSON+RediSearch\",\"SCORE\":42}"

性能表现

硬件：i7-12700H，DDR5-4800，单机。
100 万次 1 KB JSON 文档 + 联合索引：

写入吞吐 108K doc/s；
内存膨胀系数 1.34（原始 JSON + 倒排 + 辅助结构）；
检索延迟 p99 8.3 ms（QPS 42K）。

单元测试（Python 片段）

tests/test_hello.py

import redis, json, hashlib

r = redis.Redis()
def test_hello():
    doc = {"title": "hello", "body": "world", "v": 3.14}
    key = "x:1"
    prefix = "auto"
    rep = r.execute_command("HELLO.INDEX", key, "PREFIX", prefix,
                            "FIELD", "tag", "title",
                            "FIELD", "text", "body",
                            "FIELD", "numeric", "v",
                            json.dumps(doc))
    assert rep[0] == b'auto'
    idx = rep[1]
    # 检索
    rows = r.execute_command("FT.SEARCH", idx, "@title:{hello} @v:[3 4]")
    assert len(rows) >= 2
    print("pass")

可继续扩展的方向

支持向量字段：把 HNSW 参数透传给 RediSearch 2.6+；
支持 TTL：在 HELLO.INDEX 里加 EX 选项，同时给 JSON key 与索引内部文档加过期；
支持增量更新：监听 keyspace notification，自动 FT.UPDATE；
支持只读副本：在 RedisModule_OnLoad 里判断 RedisModule_GetContextFlags 的 REDISMODULE_CTX_FLAGS_SLAVE，拒绝写入。

小结

通过不到 500 行 C，我们让一个普通 Redis 实例拥有了“文档写入即索引”的能力，
既演示了模块系统的钩子深度，也验证了 RediSearch + RedisJSON 的联合威力。
下一节将拆解“Redis-Hello”的异步线程池改造，把 CPU 密集的分词任务从主线程挪走，
在 24 核机器上把写入吞吐再翻一倍。
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