Redis学习笔记 - 时间事件、事件的调度与执行

迷南。 2021-11-23 05:32 469阅读 0赞

参考：<<Redis设计与实现>>

*  注：这本书是基于Redis3.0版本写的，和后面的版本有点差异

### 一、时间事件 ###

Redis的时间事件分为两类：

*  定时事件：让一段程序在指定的时间之后执行一次。
 *  周期性事件：让一段程序每隔指定时间就执行一次。

一个时间事件主要由以下三个属性组成：

*  id：服务器为时间事件创建的全局唯一ID（标识号）。ID号按从小到大的顺序递增。
 *  when：毫秒精度的UNIX时间戳。记录了时间事件到达时间。
 *  timeProc：时间处理器，一个函数。当时间事件到达时，服务器就会调用相应的处理器来处理事件。

事件是定时事件还是周期性事件取决于时间事件处理器的返回值：

*  返回ae.h/AE\_NOMORE（-1），则为定时事件：该事件在到达一次之后就会被删除，之后不再到达
 *  返回非AE\_NOMORE（-1）的整数值，则为周期性事件：当一个时间事件到达之后，服务器会根据时间处理器返回的值对时间事件的when属性进行更新，让这个事件在一段时间后再次到达，并以这种方式一直更新运行。  
    [ae.h源码：https://github.com/antirez/redis/blob/3.0/src/ae.h][ae.h_https_github.com_antirez_redis_blob_3.0_src_ae.h]

目前版本的Redis只使用周期性事件，没有使用时间事件。

#### 1.1 实现 ####

服务器将所有时间都放在一个无序列表中，每当时间事件执行器运行时，它遍历整个链表查找所有已到达的时间事件，并调用相应的时间处理器。

无序指的是不按照when属性值进行排序，由于新创建的时间事件是插入到链表的表头，所以链表中时间事件是按照id属性降序排序的。

一个保存了三个时间事件链表的例子：  
![用链表连接起来的三个时间事件][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L215dHRfMTA1NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
注：

*  由于没有按照执行时间进行排序，所以时间事件执行器运行时，它必须遍历链表中的所有时间事件，这样才能确保服务器中所有已到达的时间事件都会被处理。
 *  在当前版本中，正常模式下只有一个serverCron时间事件，在benchmark模式下也只是使用了两个时间事件。这种情况下，使用无序链表并不影响事件的执行性能。

#### 1.2 涉及的函数（[ae.c源码中][ae.c]） ####

*  aeCreateTimeEvent()：添加新的时间事件至服务器，接收milliseconds（毫秒数）和proc（处理器）等参数。新的事件将在当前时间的milliseconds毫秒后到达，事件处理器是proc。
 *  aeDeleteFileEvent()：从服务器删除指定ID对应的时间事件
 *  aeSearchNearestTimer()：返回到达时间距离当前时间最近的时间事件。
 *  processTimeEvents()：时间事件的执行器。这个函数会遍历所有时间事件，并调用事件处理器来处理那些已到达的时间事件。  
    已经到达：时间事件的when属性记录的UNIX时间戳小于等于当前时间。

#### 1.3 时间事件的应用实例：serverCron函数 ####

持续运行的Redis服务器需要定期对自身的资源和状态进行检查和调整，确保服务器可以长期、稳定地运行。这些操作由redis.c/serverCron函数负责执行，该函数主要工作如下：

*  更新服务器的各类统计信息，如时间、内存占用、数据库占用情况等
 *  清理数据库中的过期键值对
 *  关闭和清理连接失效的客户端
 *  尝试进行AOF或RDB持久化操作
 *  如果服务器是主服务器，那么对从服务器进行定期同步
 *  如果处于集群模式，对集群进行定期执行同步和连接测试

Redis服务器一周期性事件方式运行该函数，直到服务器关闭。

在redis.conf中可以配置hz选项调整serverCron函数每秒执行次数

*  默认配置值是10，取值范围是1-500。
 *  官方不建议将值设置大于等于100，因为当redis空闲时会占用更多CPU。除非在某些环境中，你需要一个非常低的延迟，可以将它设置为100

### 二、事件的调度与执行 ###

服务器中同时存在文件事件和时间事件，所以服务器需要对这两种事件进行调度，决定何时该处理文件事件、何时又该处理时间事件，以及花多长时间执行等。

事件调度与执行流程如下：

*  根据最近的时间事件判断是否阻塞并等待文件事件产生，如果时间事件已经到达或有文件事件产生，那么不阻塞；否则阻塞，阻塞最大时间由时间事件距离当前时间决定
 *  处理所有已经产生的文件事件
 *  处理所有已经到达的时间事件
 *  开始新的循环

上述流程如下图所示：  
![事件处理流程][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L215dHRfMTA1NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
注：

*  最大阻塞时间由最近的时间事件决定，这样可以避免服务器对时间事件进行频繁轮询，也可以确保阻塞过长时间
 *  文件事件是随机出现的，如果等待处理完一次文件事件后仍没有时间事件到达，那么服务器会再次等待处理文件事件。直到有时间事件，服务器再处理。
 *  对文件事件、时间事件都是同步、有序、原子地执行的，服务器不会中途中断、抢占。因此，不管是文件事件还是时间事件的处理，都会尽可能的减少程序的阻塞时间，在有需要的时候让出执行权，降低事件饥饿的可能性。
    
     *  如在命令回复处理器将一个命令回复写入到客户端套接字时，如果写入字节数超过了一个预设常量，命令回复处理器就会主动跳出写入循环，将余下的数据下次再写
     *  时间事件会将非常耗时的持久化操作放到子线程或子进程中执行
 *  时间事件在文件事件后执行，由于事件之间不会出现抢占，所以时间事件的实际处理事件通常会比设定的时间晚一点

[ae.h_https_github.com_antirez_redis_blob_3.0_src_ae.h]: https://github.com/antirez/redis/blob/3.0/src/ae.h
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L215dHRfMTA1NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20211122/f2714575e61f4d3e92520a0e411f422d.png
[ae.c]: https://github.com/antirez/redis/blob/3.0/src/ae.c
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L215dHRfMTA1NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20211122/60f89314025e4558a665b7c1a143f7c9.png