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Redis是一個(gè)廣泛使用的內(nèi)存鍵值數(shù)據(jù)庫，被許多大公司用于存儲(chǔ)臨時(shí)數(shù)據(jù)、緩存和消息隊(duì)列等用途。了解Redis的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)有助于我們更好地利用它的功能，調(diào)優(yōu)它的性能并發(fā)控制，并能夠更多地利用Redis作為自己系統(tǒng)的架構(gòu)組件。因此，本文將對Redis的源代碼進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析，解讀Redis的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。
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Redis的網(wǎng)絡(luò)編程實(shí)現(xiàn)
Redis采用C語言編寫，其網(wǎng)絡(luò)編程基于Event Loop設(shè)計(jì)，使用多路復(fù)用技術(shù)。在Redis啟動(dòng)時(shí)，它會(huì)創(chuàng)建一個(gè)Socket監(jiān)聽器用于監(jiān)聽客戶端的連接，這個(gè)工作是在server.c文件中的listenToPort函數(shù)中完成的：
static int listenToPort(int port, int *fds, int *countptr) {
int j;
int s;
int count = 0;
/* ...... */
/* 創(chuàng)建監(jiān)聽Socket */
s = anetTcpServer(server.neterr, port, server.bindaddr);
/* ...... */
/* 監(jiān)聽Socket并將Socket存放在fds中 */
fds[count++] = s;
if (server.ipfd_count == 0) server.ipfd = s;
server.ipfd_count++;
return count;
}
在有新的連接請求時(shí)，Redis會(huì)調(diào)用accept函數(shù)接收客戶端的連接，并創(chuàng)建一個(gè)新的Socket套接字來處理這個(gè)新連接。在server.c文件的acceptTcpHandler函數(shù)中，有關(guān)于新連接的處理：
static void acceptTcpHandler(aeEventLoop *el, int fd, void *privdata, int mask) {
/* ...... */
/* 接收新連接 */
cfd = anetTcpAccept(server.neterr, fd, cip, &cport);
/* ...... */
/* 將新連接加入到Epoll或Select事件監(jiān)聽中 */
if (aeCreateFileEvent(server.el, cfd, AE_READABLE, readQueryFromClient, c) == AE_ERR) {
close(cfd);
return;
}
/* ...... */
}
在上面的代碼中可以看到，Redis將新連接注冊到了Event Loop中，當(dāng)有讀事件時(shí)，即可回調(diào)readQueryFromClient函數(shù)處理讀取的數(shù)據(jù)。
Redis事件處理機(jī)制
在Redis中，Event Loop既是網(wǎng)絡(luò)處理的入口，也是Redis內(nèi)部事件的處理單元。Redis服務(wù)會(huì)注冊一些網(wǎng)絡(luò)事件，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)事件觸發(fā)時(shí)，會(huì)被傳入注冊的處理函數(shù)進(jìn)行執(zhí)行。Redis的事件處理流程可以用以下偽代碼表示：
while (server.running) {
/* 等待事件到來 */
aeProcessEvents(server.el, AE_ALL_EVENTS);
/* 調(diào)用處理事件的函數(shù) */
processEvents();
}
在Redis的主循環(huán)中，首先等待事件到來。當(dāng)事件觸發(fā)后，Redis通過Event Loop將該事件傳入對應(yīng)的處理函數(shù)進(jìn)行處理。不同的事件會(huì)傳給不同的處理函數(shù)，例如網(wǎng)絡(luò)連接事件會(huì)被傳入acceptTcpHandler函數(shù)進(jìn)行處理，讀寫事件會(huì)被傳到readQueryFromClient 或 writeQueryToClient中，從而完成事件的處理。
Redis的網(wǎng)絡(luò)模型源碼解讀
下面我們來看一下Redis在網(wǎng)絡(luò)模型層的實(shí)現(xiàn)源碼，首先是select網(wǎng)絡(luò)模型的部分源碼。
在networking.c文件中，Redis采用了常規(guī)的select模型，可以選用epoll或kqueue來取代select：
#ifdef HAVE_EPOLL
aeCreateFileEvent = aeCreateFileEventEpoll;
... /* 省略部分代碼 */
#else
aeCreateFileEvent = aeCreateFileEventSelect;
... /* 省略部分代碼 */
#endif
Redis使用select這種方式來解決大量客戶端連接的問題，有效避免了網(wǎng)絡(luò)IO阻塞。
對于Redis適應(yīng)多個(gè)CP多核CPU架構(gòu)的設(shè)計(jì)，Redis使用多線程，每個(gè)線程負(fù)責(zé)一個(gè)event loop，以此來完成對IO事件的處理。根據(jù)操作系統(tǒng)內(nèi)核的擴(kuò)展方式，Redis支持了多Reactor模型的實(shí)現(xiàn)，在server.c文件中有如下代碼：
#ifndef USE_LIBEV
for (j = 0; j nused; j++) {
aeEventLoop *eventLoop = server.el->events[j].el;
/* 為每個(gè)event loop分配一個(gè)thread */
if (aeCreateTimeEvent(eventLoop, 1, server.cron, NULL, NULL) == AE_ERR) {
RedisLog(REDIS_WARNING,"Can't create event loop timers.");
exit(1);
}
if (aeCreateFileEvent(eventLoop,
eventLoop->apidata->threads[j].channel[0], AE_READABLE,
wakeThreadHandler, NULL) == AE_ERR) {
RedisLog(REDIS_WARNING,"Can't create wakeup pipe.");
exit(1);
}
}
#else
RedisLog(REDIS_WARNING,"Warning: libev selected but Redis built without it, reverting to multithreaded mode.");
#endif
在Redis啟動(dòng)時(shí)，它會(huì)為每個(gè)Event Loop分配一個(gè)線程，并在每個(gè)Event Loop中創(chuàng)建一個(gè)事件計(jì)時(shí)器。在Redis啟動(dòng)后，當(dāng)有新客戶端連接請求時(shí)，將會(huì)傳遞給不同的Event Loop中處理，每個(gè)Event Loop會(huì)擔(dān)任不同的事件觸發(fā)器來處理事件，避免單個(gè)Event Loop過載，導(dǎo)致性能下降。
Redis多路復(fù)用技術(shù)
Redis采用的多路復(fù)用技術(shù)有兩種：select和epoll/kqueue。不同的操作系統(tǒng)對于select的實(shí)現(xiàn)方式不同，Linux 2.6之前采用的是輪詢方式，Linux 2.6后采用了epoll/kqueue。
Redis通過多路復(fù)用技術(shù)，將服務(wù)器事件集中在一起，針對每個(gè)客戶端Socket，在需要的時(shí)候發(fā)出相應(yīng)的事件。通過這種方式，Redis能夠較為高效地處理大量的并發(fā)請求，而不會(huì)因頻繁的IO操作而降低性能。
總結(jié)
通過本文的分析，我們可以了解到了Redis源碼的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)原理以及事件處理機(jī)制。在實(shí)際開發(fā)中，我們應(yīng)該了解Redis的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，掌握Redis的調(diào)優(yōu)技巧，以此提升系統(tǒng)性能和運(yùn)行穩(wěn)定性。
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文章名稱：研究Redis源碼網(wǎng)絡(luò)分析解讀（redis 源碼網(wǎng)絡(luò)分析）
新聞來源：http://fisionsoft.com.cn/article/dhipses.html
