Redis学习笔记 - 文件事件

淡淡的烟草味﹌ 2021-11-26 13:52 272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

Redis服务器是一个事件驱动程序，服务器需要处理以下两类事件：

*  文件事件（file event）：Redis服务器通过套接字与客户端（或其他Redis服务器）进行连接，文件事件就是服务器对套接字操作的抽象。服务端与客户端（或其他服务器）的通信会产生相应的文本事件，而服务器则通过监听并处理这些事件来完成一系列网络通信操作。
 *  时间事件（time envent）：Redis服务器中的一些操作（如serverCron函数）需要在给定时间点执行，时间事件就是对这类定时操作的抽象。

## 文件事件 ##

Redis基于Reactor模式开发了自己的网络事件处理器（文件事件处理器 (file event handler)）。

*  文件事件处理器使用I/O多路复用（multiplexing）程序来同时监听多个套接字，根据套接字目前执行的任务关联不同的事件处理器。
 *  当被监听的套接字准备好执行连接应答（accept）、读取（read）、写入（write）、关闭（close）等操作时，与操作相对应的文件事件就会产生，文件事件处理器就会调用套接字之前关联好的事件处理器处理这些事件。

注：文件事件处理器以单线程方式运行，通过使用I/O多路复用程序来监听多个套接字，文件事件处理器既实现了高性能的网络通信模型，又与Redis服务器中其他同样以单线程方式运行的模块进行对接，保持了Redis内部单线程设计的简单性。

### 一、文件事件处理器的构成 ###

文件事件处理器的四个组成部分：套接字、I/O多路复用程序、文件事件分派器（dispatcher）和事件处理器。如下图所示：  
![文件事件处理器的四个组成部分][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L215dHRfMTA1NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70]

文件事件处理器的四个组成部分

*  文件事件：对套接字操作的抽象，每当一个套接字准备好执行连接应答、读取、写入、关闭等操作时，就会产生一个文件事件。一个服务器通常会产生多个套接字，所以多个文件事件有可能并发地出现。
 *  I/O多路复用程序：负责监听多个套接字，并向文件事件分派器传送产生了事件的套接字。
 *  文件事件分派器：接收I/O多路复用程序传来的套接字，根据套接字产生的事件的类型调用相应的事件处理器
 *  事件处理器：一个个函数，定义了某个事件发生时服务器应该执行的动作

文件事件可能并发地出现，但I/O多路复用程序会将产生事件的套接字放到一个队列里，通过这个队列有序、同步、每次一个套接字的方式向文件事件分派器传送套接字。当上一个套接字产生的事件被处理完之后（该套接字为事件所关联的事件管理器执行完毕），I/O多路复用程序才会继续向文件事件分派器传送下一个套接字，如下图所示：  
![I/O多路复用程序通过队列向文件事件分派事件分派器传送套接字][I_O]

### 二、事件的类型 ###

I/O多路复用程序可以监听多个套接字的AE\_READABLE事件和AE\_WRITABLE事件，这两类事件和套接字操作之间的对应关系如下：

*  当套接字可读时（客户端对套接字执行write操作，或者执行close操作），或者有新的可应答（acceptable）套接字出现时（客户端对服务器的监听套接字执行connect操作），套接字产生AE\_READABLE事件
 *  当套接字可写时（客户端对套接字执行read操作），套接字产生AE\_WRITABLE事件

I/O多路复用程序允许服务器同时监听套接字的AE\_READABLE事件和AE\_WRITABLE事件，如果一个套接字同时产生了这两种事件，那么文件事件分派器会优先处理AE\_READABLE事件，等待AE\_READABLE事件处理完之后才处理AE\_WRITABLE事件。  
也就是一个套接字既可读也可写的时候，服务器优先读套接字、后写套接字。

### 三、文件事件的处理器 ###

Reids为文件事件编写了多个处理器，这些事件处理器分别用于实现不同的网络通信需求，如：

*  对连接服务器的各个客户端进行应答，服务器要为监听套接字关联连接应答处理器
 *  接收客户端传来的命令请求，服务器为客户端套接字关联命令回复处理器
 *  向客户端返回命令的执行结果，服务器为客户端套接字关联命令回复处理器
 *  当主服务器和从服务器进行复制操作时，主从服务器都需要关联特别为复制功能编写的复制处理器

#### 3.1 连接应答处理器 ####

连接应答处理器用于对连接服务器监听套接字的客户端进行应答。当Redis服务器进行初始化的时候，程序将连接应答处理器和服务器监听套接字的AE\_READABLE事件关联起来，当客户端连接服务器监听套接字时，套接字产生AE\_READABLE事件，引发连接应答处理器执行，并执行相应的应答操作。流程如下图所示：  
![服务器对客户端的连接请求进行应答][20190725094740730.png]

#### 3.2 命令请求处理器 ####

这个处理器负责从套接字中读入客户端发送的命令请求内容。当一个客户端通过连接应答处理器成功连接到服务器之后，服务器将客户端套接字的AE\_READABLE事件和命令请求处理器关联起来，当客户端向服务器发送命令请求的时候，套接字就会产生AE\_READABLE事件，引发命令请求处理器执行，并执行相应的套接字读入操作。

在客户端连接服务器的整个过程中，服务器都会一直为客户端套接字的AE\_READABLE事件关联命令请求处理器。

流程如下图所示：  
![服务器接收客户端发来的命令请求][2019072509564321.png]

#### 3.3 命令回复处理器 ####

这个处理器负责将服务器执行命令后得到的命令回复通过套接字返回给客户端。当服务器有命令回复需要传送给客户端时，服务器会将客户端套接字的AE\_WRITABLE事件和命令回复处理器关联起来，当客户端准备好接收服务器传回的命令回复时，就会产生AE\_WRITABLE事件，引发命令回复处理器执行，并相应相应的套接字写入操作。

当命令回复发送完毕之后，服务器就会解除命令回复处理器与客户端套接字的AE\_WRITABLE事件之间的关联。

流程如下图所示：  
![服务器向客户端发送命令回复][20190725095729125.png]

#### 3.4 完整的客户端与服务器连接事件示例 ####

假设一个Redis服务器正在运作，这个服务器的监听套接字的AE\_READABLE事件应该正处于监听状态之下，而该事件所对应的处理器为连接应答处理器。

*  Redis客户端向服务器发起连接，监听套接字将产生AE\_READABLE事件，触发连接应答处理器执行。
 *  连接应答处理器会对客户端的连接请求进行应答，然后创建客户端套接字、客户端状态，并将客户端套接字AE\_READABLE事件与命令请求处理器进行关联，使得客户端可以向主服务器发送命令请求。
 *  之后，客户端向主服务器发送了一个命令请求，客户端套接字产生AE\_READABLE事件，引发命令请求处理器执行，处理器读取客户端的命令内容，然后传给相关程序去执行。
 *  执行命令将产生相应的命令回复，为了将命令回复传送给客户端，服务器将客户端的套接字的AE\_WRITABLE事件与命令回复处理器进行关联。
 *  当客户端尝试读取命令回复的时候，客户端套接字将产生AE\_WRITABLE事件，触发命令回复处理器执行，当命令回复处理器将命令回复全部写入到套接字后，服务器就会解除客户端套接字的AE\_WRITABLE事件与命令回复处理器之间的关联。

上述通信过程如下图所示：  
![客户端与服务器通信过程][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L215dHRfMTA1NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
客户端与服务器通信过程

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[I_O]: /images/20211126/75244a7358cc44c197662e2a9ab5da0b.png
[20190725094740730.png]: /images/20211126/2b6212d693a84944b2a8787eab2698f6.png
[2019072509564321.png]: /images/20211126/07da9ec1e78e4671ba530f4e87ea6d6f.png
[20190725095729125.png]: /images/20211126/a46b6a352891459d8f187aa6cb3c3216.png
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