《Redis设计与实现》读书笔记（十七） ——Redis时间事件与事件调度 （原创内容，转载请注明来源，谢谢）

《Redis设计与实现》读书笔记（十七） ——Redis时间事件与事件调度

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一、时间事件

1、概述

redis的时间事件分为两类，一类是定时事件，在某个时刻执行；另一类是周期性事件，每隔一段时间执行一次。

时间事件由三部分组成——全局id，标识事件，新的事件比旧的事件id大；unix毫秒级时间戳，记录时间事件的到达时间；事件处理器，时间事件到达时调用相应的处理器进行处理。

一个时间事件是定时还是周期性，取决于其返回值：如果返回的是AE_NOMORE，表示其是一次性的事件，即定时的，执行完毕后redis会将其删除；如果返回的不是该结果，则表示是周期性事件，服务器会根据返回值，更新unix毫秒级时间戳，这样当下一次时间到达时又会执行该事件。

2、实现

redis将所有的时间事件放在一个无序链表中，当时间事件执行器执行时，会遍历整个链表，将所有已到达执行时间的事件调用相应的时间事件处理器进行处理。

虽然是无序链表，但是由于新的时间事件总是插入到表头，因此表头总是最新的时间事件。

无序链表结构如下图：

采用无序链表，是指链表的元素不按照when的先后进行排序，而是强制遍历整个链表，确保所有到达执行时间的事件都能被执行。

在目前的情况下，redis只使用serverCron函数作为时间事件，相当于仅有一个时间事件，因此这个链表可以简化为一个指针。

流程如下：

1）遍历服务器中所有的时间事件。

2）检查每个事件是否到达执行时间，对于已经到达的，执行事件，并获取返回值。

3）如果返回的是AE_NOMORE，表示是定时事件，则服务器删除该事件；否则表示其是周期性事件，服务器会更新事件的when属性，标记下一次执行时间。

3、serverCron函数

redis目前仅使用serverCron函数作为时间事件，即目前仅有这一个时间事件。该时间事件主要进行以下操作：

1）更新redis服务器各类统计信息，包括时间、内存占用、数据库占用等情况。

2）清理数据库中的过期键值对。

3）关闭和清理连接失败的客户端。

4）尝试进行aof和rdb持久化操作。

5）如果服务器是主服务器，会定期将数据向从服务器做同步操作。

6）如果处于集群模式，对集群定期进行同步与连接测试操作。

redis服务器开启后，就会周期性执行此函数，直到redis服务器关闭为止。默认每秒执行10次，平均100毫秒执行一次，可以在redis配置文件的hz选项，调整该函数每秒执行的次数。

二、事件调度与执行

由于redis服务器同时存在文件事件和时间事件，因此必须对这两个事件进行调度，决定何时处理文件事件，何时处理时间事件，以及花费多少时间处理这两类事件。

1、事件调度执行流程

事件的调度和执行由ae.c/aeProcessEvents函数负责，执行流程如下：

1）启动服务器，初始化服务器，一直处理事件，循环下面的2~6步骤，直到服务器关闭。服务器关闭会执行相关的清理操作。

2）获取到达时间距离当前时间最近的时间事件，计算到达时间，单位是毫秒，假设结果是x毫秒。

3）如果时间已经到达，则x是负数，将x置成0。

4）如果x不是0，则程序阻塞，等待文件事件的产生，再进入下一步，其中程序阻塞的最大等待时间是x毫秒，因为即使x毫秒内都没有文件事件的产生，但是x毫秒后必然有时间事件需要执行，因此不能继续阻塞；如果x是0，即已经有时间事件到了需要执行的时候，则程序不阻塞，直接进入下一步。

5）处理所有已经产生的文件事件。

6）处理所有已经产生的时间事件。

2、事件调度执行规则

1）程序等待文件事件的最大阻塞时间，是由到达时间最接近当前时间的时间时间决定，即避免了程序对时间事件的不断轮询，又保证阻塞时间不会太长。

2）由于文件事件的发生，是由客户端决定，即完全随机的。因此程序处理完一个文件事件后，如果没有新的待处理的文件事件，且还没到达最近的时间事件的执行时间，则程序会继续阻塞，直到达到最近的时间事件的时间，或期间有新的文件事件。

3）文件事件和时间事件都是同步、有序、原子的执行，执行一个事件的时候，其他事件会阻塞等待，不会发生事件的抢占。两类事件处理器都会减少程序的阻塞时间，并在有需要的时候主动让出执行权，避免事件的饥饿等待。

例如：文件事件的命令回复处理器，如果内容太多，写入的字节数超出预设的常量，则处理器会自动break，留下剩余的内容下一次再写；时间事件中会将耗时的rdb持久化、aof重写等操作，通过创建子进程，由子进程执行。

4）由于都是优先处理文件事件，后处理时间事件，且处理过程不会发生事件抢占，因此时间事件的实际执行时间，有可能比设定的执行时间稍晚一些。

执行示例如下图：

在等待下一个时间事件的过程中，程序处理了两个文件事件。其中第85毫秒，由于还没到时间事件的执行时间，而有文件事件，因此处理文件事件。由于文件事件处理完毕后是在130毫秒，则时间事件只能在131毫秒执行，比预设的100毫秒晚了31毫秒。

三、总结

1、redis服务器是事件驱动程序，事件分为文件事件和时间事件。

2、文件事件处理程序是基于Reactor的网络通信程序，是对套接字操作的抽象，每当套接字变成可应答、可读、可写的时候，相应的文件事件就会产生。

3、文件事件分为读事件（AE_READABLE）和写事件（AE_WRITEABLE）两类。

4、时间事件分为定时事件和周期性事件，当前redis只有周期性事件，且周期性事件中只有一个事件——serverCron函数，该函数默认每秒执行10次，可以通过配置文件修改每秒执行次数。

5、文件事件和时间事件是合作关系，服务器会轮流处理两个事件，事件不会发生抢占。由于通常先处理文件事件，因此时间事件的实际执行时间有可能比预设时间稍晚。

——written by linhxx 2017.09.06