Redis如何处理文件事件和时间事件？

Redis 事件驱动模型

事件驱动模型

Redis 是一个事件驱动程序，但和 Memcached 不同的是，Redis 并没有采用 libevent 或 libev 这些开源库，而是直接开发了一个新的事件循环组件。Redis 作者给出的理由是，尽量减少外部依赖，而自己开发的事件模型也足够简洁、轻便、高效，也更易控制。Redis 的事件驱动模型机制封装在 aeEventLoop 等相关的结构体中，网络连接、命令读取执行回复，数据的持久化、淘汰回收 key 等，几乎所有的核心操作都通过 ae 事件模型进行处理。

Redis 的事件驱动模型处理 2 类事件：

• 文件事件，如连接建立、接受请求命令、发送响应等；
• 时间事件，如 Redis 中定期要执行的统计、key 淘汰、缓冲数据写出、rehash等。

文件事件处理

Redis 的文件事件采用典型的 Reactor 模式进行处理。Redis 文件事件处理机制分为 4 部分：

• 连接 socket
• IO 多路复用程序
• 文件事件分派器
• 事件处理器

虽然多个文件事件可能会并发出现，但 IO 多路复用程序总会将所有产生事件的 socket 放入一个队列中，通过这个队列，有序的把这些文件事件通知给文件分派器。

IO多路复用

文件事件收集及派发器

Redis 中的文件事件分派器是 aeProcessEvents 函数。它会首先计算最大可以等待的时间，然后利用 aeApiPoll 等待文件事件的发生。如果在等待时间内，一旦 IO 多路复用程序产生了事件通知，则会立即轮询所有已产生的文件事件，并将文件事件放入 aeEventLoop 中的 aeFiredEvents 结构数组中。每个 fired event 会记录 socket 及 Redis 读写事件类型。

这里会涉及将多路复用中的事件类型，转换为 Redis 的 ae 事件驱动模型中的事件类型。以采用 Linux 中的 epoll 为例，会将 epoll 中的 EPOLLIN 转为 AE_READABLE 类型，将 epoll 中的 EPOLLOUT、EPOLLERR 和 EPOLLHUP 转为 AE_WRITABLE 事件。

aeProcessEvents 在获取到触发的事件后，会根据事件类型，将文件事件 dispatch 派发给对应事件处理函数。如果同一个 socket，同时有读事件和写事件，Redis 派发器会首先派发处理读事件，然后再派发处理写事件。

文件事件处理函数分类

Redis 中文件事件函数的注册和处理主要分为 3 种。

• 连接处理函数 acceptTcpHandler

Redis 在启动时，在 initServer 中对监听的 socket 注册读事件，事件处理器为 acceptTcpHandler，该函数在有新连接进入时，会被派发器派发读任务。在处理该读任务时，会 accept 新连接，获取调用方的 IP 及端口，并对新连接创建一个 client 结构 。如果同时有大量连接同时进入，Redis 一次最多处理 1000 个连接请求。

• readQueryFromClient 请求处理函数

连接函数在创建 client 时，会对新连接 socket 注册一个读事件，该读事件的事件处理器就是 readQueryFromClient。在连接 socket 有请求命令到达时，IO 多路复用程序会获取并触发文件事件，然后这个读事件被派发器派发给本请求的处理函数。readQueryFromClient 会从连接 socket 读取数据，存入 client 的 query 缓冲，然后进行解析命令，按照 Redis 当前支持的 2 种请求格式，及 inline 内联格式和 multibulk 字符块数组格式进行尝试解析。解析完毕后，client 会根据请求命令从命令表中获取到对应的 redisCommand，如果对应 cmd 存在。则开始校验请求的参数，以及当前 server 的内存、磁盘及其他状态，完成校验后，然后真正开始执行 redisCommand 的处理函数，进行具体命令的执行，最后将执行结果作为响应写入 client 的写缓冲中。

• 命令回复处理器 sendReplyToClient

当 redis需要发送响应给client时，Redis 事件循环中会对client的连接socket注册写事件，这个写事件的处理函数就是sendReplyToClient。通过注册写事件，将 client 的socket与 AE_WRITABLE 进行间接关联。当 Client fd 可进行写操作时，就会触发写事件，该函数就会将写缓冲中的数据发送给调用方。

Redis 中的时间事件是指需要在特定时间执行的事件。多个 Redis 中的时间事件构成 aeEventLoop 中的一个链表，供 Redis 在 ae 事件循环中轮询执行。

Redis 当前的主要时间事件处理函数有 2 个：

• serverCron
• moduleTimerHandler

Redis 中的时间事件分为 2 类：

• 单次时间，即执行完毕后，该时间事件就结束了。
• 周期性事件，在事件执行完毕后，会继续设置下一次执行的事件，从而在时间到达后继续执行，并不断重复。

时间事件主要有 5 个属性组成。

• 事件 ID：Redis 为时间事件创建全局唯一 ID，该 ID 按从小到大的顺序进行递增。
• 执行时间 when_sec 和 when_ms：精确到毫秒，记录该事件的到达可执行时间。
• 时间事件处理器 timeProc：在时间事件到达时，Redis 会调用相应的 timeProc 处理事件。
• 关联数据 clientData：在调用 timeProc 时，需要使用该关联数据作为参数。
• 链表指针 prev 和 next：它用来将时间事件维护为双向链表，便于插入及查找所要执行的时间事件。

时间事件的处理是在事件循环中的 aeProcessEvents 中进行。执行过程是：

1. 首先遍历所有的时间事件。
2. 比较事件的时间和当前时间，找出可执行的时间事件。
3. 然后执行时间事件的 timeProc 函数。
4. 执行完毕后，对于周期性时间，设置时间新的执行时间；对于单次性时间，设置事件的 ID为 -1，后续在事件循环中，下一次执行 aeProcessEvents 的时候从链表中删除。

Redis 协议解析及处理

协议解析

上一课时讲到，请求命令进入，触发 IO 读事件后。client 会从连接文件描述符读取请求，并存入 client 的 query buffer 中。 client 的读缓冲默认是 16KB，读取命令时，如果发现请求超过 1GB，则直接报异常，关闭连接。

client 读取完请求命令后，则根据 query buff 进行协议解析。协议解析时，首先查看协议的首字符。如果是 *，则解析为字符块数组类型，即 MULTIBULK。否则请求解析为 INLINE 类型。

INLINE 类型是以 CRLF 结尾的单行字符串，协议命令及参数以空格分隔。解析过程参考之前课程里分析的对应协议格式。协议解析完毕后，将请求参数个数存入 client 的 argc 中，将请求的具体参数存入 client 的 argv 中。

协议执行

请求命令解析完毕，则进入到协议执行部分。协议执行中，对于 quit 指令，直接返回 OK，设置 flag 为回复后关闭连接。

对于非 quit 指令，以 client 中 argv[0] 作为命令，从 server 中的命令表中找到对应的 redisCommand。如果没有找到 redisCommand，则返回未知 cmd 异常。如果找到 cmd，则开始执行 redisCommand 中的 proc 函数，进行具体命令的执行。在命令执行完毕后，将响应写入 client 的写缓冲。并按配置和部署，将写指令分发给 aof 和 slaves。同时更新相关的统计数值。