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14.客户端

14.客户端

作者: xMustang | 来源:发表于2020-02-23 15:29 被阅读0次

    客户端

    通过使用由IO多路复用技术实现的文件事件处理器,Redis服务器使用单线程单进程的方式来处理命令请求,并与多个客户端进行网络通信。

    对于每个与服务器进行连接的客户端,服务器都为这些客户端建立相应的redis.h/redisClient结构,这个结构保存了客户端当前的状态信息,以及执行相关功能时需要用到的数据结构。

    下图是该结构中包含的内容:

    客户端状态结构中包含的信息

    Redis服务器结构clients链表保存了所有与服务器连接的客户端的状态结构。

    struct redisServer{
        //...
    
        // 一个链表,保存了所有客户端状态
        list *clients;
    
        //...
    }
    

    1. 客户端属性

    客户端属性包括通用的属性、特定功能相关的属性(如db、dictid属性等)。

    下面介绍客户端属性中的通用属性。

    typedef struct redisClient{
        // ...
    
        int fd;
        robj *name;
        int flags;
        sds querybuf;
    
        robj **argv;
        int argc;
    
        struct redisCommand *cmd;
    
        // 客户端固定大小的缓冲区
        char buf[REDIS_REPLY_CHUNK_BYTES];   // REDIS_REPLY_CHUNK_BYTES默认值是16*1024
        int bufpos;     // 记录buf数组目前已使用的字节数量。
    
        // 客户端可变大小的缓冲区
        list *reply;
    
        int authenticated;
    
        time_t ctime;
        time_t lastinteraction;
        time_t obuf_soft_limit_reached_time;
    
        // ...
    }
    

    1.1 套接字描述符

    fd属性记录了客户端正在使用的套接字描述符。

    fd的值可以是:

    1. 伪客户端的fd属性值是-1:伪客户端处理的命令请求来自于AOF文件、Lua脚本,而不是网络,所以这类客户端不需要套接字连接,自然也不需要记录套接字描述符。目前Redis在两个地方用到伪客户端,一个用于载入AOF文件并还原数据库状态,一个用于执行Lua脚本中包含的Redis命令。
    2. 普通客户端的fd属性值为大于-1的整数:普通客户端使用套接字来与服务器进行通信,合法的套接字描述符不能是-1。

    CLIENT list:列出目前所有连接到服务器的普通客户端。

    1.2 名字

    默认情况下,一个连接到服务器的客户端是没有名字的。

    可以用CLIENT setname为客户端设置名字。

    客户端的名字记录在name属性里。

    1.3 标志

    flags属性记录了客户端的角色(role),以及客户端目前所处的状态。

    flags属性的值可以是单个标志:flags = <flag>

    flags属性的值可以是多个标志的二进制域:flags = <flag1> | <flag2> | ...

    每个标志使用一个常量表示:

    1. 一部分标志记录了客户端的角色。

      记录客户端角色的标志
    2. 另外一部分标志记录了客户端目前所处的状态。

      表示客户端目前所处的状态的标志

      PUBSUB命令和SCRIPT LOAD命令的特殊性

      通常情况下,Redis只会将对数据库修改的命令写入到AOF文件,并复制到各个从服务器。如果一个命令没有对数据库进行任何修改,那么它就被认为是只读命令,这个命令不会写入AOF文件,也不会被复制到从服务器。

      PUBSUB命令和SCRIPT LOAD命令是其中的例外。

      PUBSUB命令不修改数据库,但是会向频道的所有订阅者发送消息,这一行为带有副作用,接收到消息的所有客户端的状态都会因为这个命令而改变。因此,服务器需要使用REDIS_FORCE_AOF标志,强制将这个命令写入AOF文件,这样在将来载入AOF文件时,服务器可以再次执行相同的PUBSUB命令,并产生相同的副作用。

      SCRIPT LOAD命令不修改数据库,但它修改了服务器状态,也是一个带有副作用的命令。服务器需要使用REDIS_FORCE_AOF标识,强制将这个命令写入AOF文件,使得将来在载入AOF文件时,服务器可以产生相同的副作用。为了让主、从服务器都可以正确的载入SCRIPT LOAD命令指定的脚本,服务器需要使用REDIS_FORCE_REPL标识,强制将SCRIPT LOAD命令复制给所有从服务器。

    1.4 输入缓冲区

    querybuf属性是客户端状态的输入缓冲区,用于保存客户端发送的命令请求。

    输入缓冲区的大小最大不能超过1GB,否则服务器会关闭这个客户端。

    1.5 命令与命令参数

    服务器对命令请求的内容进行分析,并将得出的命令参数与命令参数的个数分别保存到客户端状态的argv属性、argc属性中。

    argv属性是一个数组,数组中的每个项都是一个字符串对象,其中argv[0]是要执行的命令,之后的其他项是要传给命令的参数。

    argc属性负责记录argv数组的长度。

    1.6 命令的实现函数

    服务器将根据argv[0]的值,在命令表中查找对应的命令实现函数。

    命令表是一个字典,如下图所示。

    命令表

    当在命令表中成功找到argv[0]对应的redisCommand结构时,会将客户端状态的cmd指针指向这个结构。

    1.7 输出缓冲区

    执行命令得到的回复会保存在输出缓冲区中。

    每个客户端都有两个输出缓冲区可用:

    1. 固定大小的缓冲区用于保存那些长度比较小的回复,如OK、简短的字符串值、整数值、错误回复等。
    2. 可变大小的缓冲区用于保存那些长度比较大的回复。

    1.8 身份认证

    authenticated记录客户端是否通过了身份认证。

    authenticated为0,表示未通过身份认证;为1,表示通过身份认证。

    当客户端authenticated属性为0时,除了AUTH之外,客户端发送的所有其他命令都会被拒绝。

    如果服务器没有启用身份验证功能的话,即使authenticated为0,客户端发送的命令也不会被拒绝。

    1.9 时间

    c_time记录创建客户端的时间。

    lastinteraction记录客户端与服务器最后一次互动的时间。

    obuf_soft_limit_reached_time记录了输出缓冲区第一次到达软性限制的时间。

    2. 客户端的创建与关闭

    2.1 创建普通客户端

    客户端连接服务器时,服务器会为客户端创建相应的客户端状态,并将这个客户端状态添加到服务器状态结构clients链表的末尾。

    2.2 关闭普通客户端

    一个普通客户端可以因为多种原因被关闭:

    普通客户端被关闭的原因

    服务器使用两种模式来限制客户端输出缓冲区的大小:

    1. 硬性限制(hard limit)。如果输出缓冲区的大小超过了硬性限制设置的大小,那么服务器会立即关闭客户端。
    2. 软性限制(soft limit)。如果输出缓冲区的大小超过了软性限制设置的大小,但还没有超过硬性限制,那么服务器将使用客户端状态结构的obuf_soft_limit_reached_time记录客户端到达软性限制的起始时间。之后,服务器会继续监视客户端,如果输出缓冲区的大小一直超出软性限制,并且持续时间超过服务器设定的时长,那么服务器将关闭客户端;如果输出缓冲区的大小在指定的时间内,不再超出软性限制,那么客户端就不会被关闭,并且obuf_soft_limit_reached_time属性值也会被清零。

    使用client-output-buffer-limit选项可以为普通客户端、从服务器客户端、执行发布与订阅功能的客户端分别设置不同的硬性限制、软性限制。格式为:

    client-output-buffer-limit <class> <hard limit> <soft limit> <soft seconds>
    

    2.3 Lua脚本的伪客户端

    服务器会在初始化时创建负责执行Lua脚本中包含的Redis命令的伪客户端,并将这个伪客户端关联在服务器状态结构的lua_client属性中:

    struct redisServer{
    
        redisClient *lua_client;
    }
    

    lua_client伪客户端在服务器运行的整个生命期中一直存在,只有服务器被关闭时,这个客户端才会被关闭。

    2.4 AOF文件的伪客户端

    服务器在载入AOF文件时,会创建用于执行AOF文件包含的Redis命令的伪客户端,并在载入完成之后,关闭这个伪客户端。

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