《Redis设计与实现》读书笔记（十六） ——Redis文件事件 （原创内容，转载请注明来源，谢谢）

《Redis设计与实现》读书笔记（十六） ——Redis文件事件

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一、概述

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：

1）文件事件（fileevent），redis服务器与客户端通过socket连接，文件事件是对socket的抽象，服务器与客户端通信会产生文件事件，服务器通过监听文件事件产生一系列操作。

2）时间事件（timeevent），redis的部分操作需要定时执行，主要是serverCron函数，例如定时清理过期键、定时aof写入等，时间事件是服务器对此类的抽象。

二、文件事件

1、reactor模式

redis基于reactor模式开发网络事件处理器，将其称之为文件时间处理器。该处理器通过I/O多路复用，同时监听多个socket，并根据socket当前处理的任务来关联不同的事件处理器。

reactor模式如下图所示：

其是处理并发I/O比较常见的一种模式，用于同步I/O。中心思想是将所有要处理的I/O事件注册到一个中心I/O多路复用器上，同时主线程阻塞在多路复用器上。一旦有I/O事件到来或是准备就绪(区别在于多路复用器是边沿触发还是水平触发)，多路复用器返回并将相应I/O事件分发到对应的处理器中。

reactor中文称为反应器，即其不是等套接字来调用，而是提前建立好，并主动去调用到来或就绪的套接字。

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，会产生相应的文件事件。此时，文件事件处理器（即reactor）会调用之前关联好的处理器来处理事件。

I/O多路复用的reactor模式，使得redis虽然是单线程处理，但是仍然具有高效率。

2、文件事件处理器的构成

文件事件处理器由四部分组成——套接字、I/O多路复用程序、文件事件分派器、事件处理器，如下图所示：

通常，一个服务器需要同时处理多个套接字，因此文件事件可能并发出现。I/O多路复用程序是通过监听多个套接字，并将准备好的套接字按准备好的时间顺序转发给文件时间分派器。由文件时间分派器根据具体的事件类型，分派给不同的事件处理器。

I/O多路复用程序将并发出现的多个套接字加入到队列中，以有序、同步、每次一个的方式，将事件发送给文件事件分派器，并且当事件处理完毕后，才会将下一个事件发送过去。如下图所示：

I/O多路复用程序会监听多个套接字的读（ae.h/AE_READABLE）和写事件(ae.h/AE_WRITEABLE)，当套接字可读或有新的可应答的套接字出现，产生读事件；当套接字可写，产生写事件。如果同时可读可写，则会先读再写。如果没有任何事件，返回的是ae.h/AE_NONE。

3、I/O多路复用程序

redis的I/O多路复用程序是通过包装操作系统原生的如select、epoll、evport、kqueue等I/O多路复用函数库，来实现I/O多路复用。由于redis底层对每种I/O多路复用都实现了相同的api接口，因此可以根据实际情况互换。每种复用方式，在redis里面是分别保存在一个.c的文件内。

1）select

select是较早的unix多路复用方式，其提供三种流——读、写、异常，调用时需要传入感兴趣的流，select将其拷贝到内核。select会使程序阻塞，让后其轮询每个流，当某个监听的流有操作时，其调用相关函数，返回结果。

由于select会将传入的流修改，并且需要全量传入、全量返回，对于大量的请求下，效率较低。

2）epoll与kqueue

epoll是linux内核的，kqueue是BSD内核的，其原理基本一致。其是通过创建一个句柄，并注册事件函数。即其是提前将有可能的事件都先注册好，当具体事件发生时去调用，而不是select的每次发生时在注册。

4、文件事件处理器

redis针对不同的文件事件，编写了多个文件事件处理器，包括处理各个客户端连接的应答处理器、接收客户端请求的命令请求处理器、向客户端返回命令结果的命令回复处理器、主从复制情况下的复制处理器。

1）应答处理器

名称是networking.c/acceptTcpHandler，用于对连接服务器监听套接字的客户端进行应答。redis初始化的时候，会将此应答处理器和套接字的读事件联系起来。当客户端发送连接请求，就会产生读事件（AE_READABLE）。

2）命令请求处理器

名称是networking.c/readQueryFromClient，用于处理读入客户端发送过来的套接字，当应答处理器连接到套接字的时候，命令请求处理器就会将读事件与其关联起来。当客户端发送请求时，就会产生读事件，命令请求处理器读入套接字中客户端发送的命令事件。

3）命令回复处理器

名称是networking.c/sendReplyToClient，用于将服务器执行命令后得到的回复返回给客户端。当有命令要返回给客户端，redis会将写事件与命令回复处理器关联起来，当客户端准备好接受服务器的回复，就会产生写事件，引发命令处理器将相关要返回给客户端的实际写入套接字。命令发送完毕后，会解除写事件和该客户端的关联。

4）示例

下面讲述一次完整的客户端与服务器连接事件。

当redis服务器正常运作时，监听套接字的事件AE_READABLE处于监听状态，且相应处理该事件的是应答处理器。

当有客户端向redis服务器发送连接请求，会产生AE_READABLE，触发应答处理器执行。处理器会进行连接并回复客户端，并创建客户端套接字，将套接字的AE_READABLE与命令请求处理器关联。

当客户端向redis服务器发送命令，会产生AE_READABLE事件，命令请求处理器会读入套接字中的命令，并传给相关执行程序去执行。

redis服务器执行完毕命令后，将产生相应的回复，服务器会将套接字的AE_WRITEABLE与命令回复处理器关联，当客户端尝试读取回复，客户端套接字将产生AE_WRITEABLE，命令回复处理器将执行，把要返回的内容写入套接字。

整个过程如下图：

——written by linhxx 2017.09.06