Redis第12章 事件

• 前言：Redis服务端是一个事件驱动程序，需要处理的事件分为两种：
  • 通过套接字和客户端的通讯称为文件事件
  • 自身的定时任务，前面提到过的serverCorn函数，称为时间事件。

12.1 文件事件

• Redis基于Reactor模式(https://www.jianshu.com/p/764067af8039)开发了自己的网络事件处理器，称为文件事件处理器。
  • I/O多路复用监听多个套接字，并关联不同的事件处理器，事件处理器就是一个个函数，Reactor模式文章中也提到了
  • 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，相关事件就会产生，然后执行相应事件处理器
• 事件处理器以单线程执行，但因为Reactor模式所以可以同时监听多个套接字。

12.1.1 文件事件处理器构成

redis文件事件处理器.png

• 上图和https://www.jianshu.com/p/764067af8039 中单线程reactor类似，I/O多路复用程序查询就绪事件放入队列，每次向文件事件分派器发送一个套接字，文件事件分派器调用事件处理器，执行结束后再发送下个套接字，直到单次队列就绪事件执行完毕，再次查询就绪事件一直循环，所以整体上说Redis是单线程执行的。

12.1.2 I/O多路复用程序实现

• I/O多路复用功能通过包装select、epoll、evport、kqueue函数库实现，这些函数都是由系统内核自带的，Redis自动选择最佳的实现方式。

12.1.3 事件的类型

• I/O多路复用可以监听多个套接字的ae.h/AE_READABLE事件和ae.h/AE_WRITEABLE事件：
  • 套接字可读时，客户端write操作、客户端close操作、接收新客户端可触发AE_READABLE
  • 套接字可写时，客户端read操作触发ae.h/AE_WRITEABLE
  • 同时有两种事件，优先处理ae.h/AE_READABLE

12.1.4 API

• ae.c/aeCreateFileEvent：把套接字和指定事件加入到I/O多路复用程序监听，并关联事件和事件处理器。
• ae.c/aeDeleteFileEvent：取消监听套接字的事件，并且取消事件和事件处理器关联。
• ae.c/aeGetFileEvents：返回套接字的监听事件类型
• ae.c/aeWait：传入套接字、事件和等待时间，给定时间内阻塞等待这个套接字的事件，事件发生或者超时后返回。
• ae.c/aeApiPoll：指定时间内阻塞等待所有aeCreateFileEvent监听的套接字事件，产生至少一个或者超时返回。
• ae.c/aeProcessEvents：这个函数就是文件事件分派器，调用aeApiPoll返回结果后串行调用事件处理器
• ae.c/aeGetApiName：返回I/O多路复用的具体内核实现，如上面提到的的select、epoll、kqueue等等

12.1.5 文件事件处理器

• Redis为文件事件编写了多个处理器，例如：
  • 服务端对连接的客户端应答时的连接应答处理器
  • 接收客户端请求时的命令请求处理器
  • 返回客户端结果时的命令回复处理器
  • 主从服务器复制时的复制处理器
• 连接应答处理器：
  • networking.c/acceptTcpHandler：用于对连接服务端的客户端应答的handler，服务器初始化时会关联AE_READABLE事件，当客户端用sys/socket.h/connect函数连接服务端时，会产生AE_READABLE事件
    acceptTcpHandler.png
• 命令请求处理器
  • networking.c/readQueryFromClient：当客户端通过应答处理器接入成功后，服务端将客户端套接字和AE_READABLE事件和命令请求处理器关联，客户端发送请求时，会触发AE_READABLE事件，进而执行这个处理器。
    readQueryFromClient.png
• 命令回复处理器
  • networking.c/sendReplyToClient：当服务端端有命令回复需要传送给客户端的时候，服务端将客户端套接字和AE_WRITEABLE事件和命令回复处理器关联，客户端准备好接收回复命令时触发AE_WRITEABLE事件，回复完成后解除事件和处理器关联。
    sendReplyToClient.png

4. 一次完整的客户端与服务器连接事件示例：

   
   示例.png

12.2 时间事件

• Redis时间事件分为两类（和文件事件一样都是函数）：
  • 定时事件：指定时间后执行一次。
  • 周期性事件：每隔指定时间指定时间执行一次。
• 时间事件由三部分组成：
  • id：从小到大排序，越大的事件越新
  • when：UNIX时间戳，记录事件到达的时间
  • timeProc：时间事件处理器，一个函数，到达时间后调用
• 一个时间事件是定时事件还是周期性事件取决于函数返回值：
  • 返回ae.h/AE_NOMORE：定时事件，执行一次后删除。
  • 返回非ae.h/AE_NOMORE整数：周期性事件，这个整数是下次再执行的间隔时间，这时把事件的when属性更新，到达指定时间就可以再次执行，以此类推形成周期性事件。
  • 书中版本Redis3.0暂时没有使用定时事件

12.2.1 实现

• 服务器把所有时间事件放在无序链表里，执行时遍历到达执行时间的事件，调用处理器。
• 正常模式下Redis只有serverCron一个时间事件

12.2.2 API

• 创建：ae.c/aeCreateTimeEvent，接收一个毫秒数和事件处理器，到达时间后执行这个处理器。
• 删除：ae.c/aeDeleteFileEvent，接收一个事件id
• 查询：ae.c/aeSearchNearestTimer，查询一个最近的即将到达的事件
• 遍历：ae.c/processTimeEvents，遍历所有事件，调用所有到达执行时间的事件处理器。

12.2.3 时间事件应用实例：

• serverCron函数主要工作：
  • 更新统计信息，比如事件、内存占用，数据库占用情况等
  • 清理过期键值对
  • 关闭失效客户端
  • 尝试进行AOF或RDB持久化操作
  • 如果是主服务器，对从服务器的同步工作
  • 如果是集群模式定期同步和连接测试
• serverCron函数默认每100ms执行一次，可配置

12.3 事件的调度与执行

• 服务器同时存在时间事件和文件事件，需要决定什么时候处理时间事件，什么时候处理文件事件，处理多长时间等等，函数是ae.c/aeProcessEvents，主要流程就是aeSearchNearestTimer获取最近要发生的一个事件，如果时间已经到了就执行，否则就等待，先处理文件事件，再处理时间事件
• Redis服务器主函数的构成就是初始化、无限循环aeProcessEvents、关闭执行清理
  服务器运行流程.png
• 调度和执行规则：
  • 因为取离现在最近一次发生的事件并等待，避免了频繁的轮询
  • 文件事件和时间事件都是同步、有序、原子的，不会被中断和抢占，所以处理器内部有相应的任务拆分优化，或者用子线程、子进程执行，避免长时间执行导致后续处理器阻塞。

总结

• Redis的事件分为文件事件和时间事件。
• 文件事件就是Redis对reactor模式具体实现，以便单线程处理多客户端。
• 时间事件就是定时函数和周期函数，时间事件主要关注serverCron函数。
• 这两种事件包含了Redis服务端的主要工作，流程如上图“服务器运行流程”。