前言
Redis 是一個事件驅動的內存數據庫，服務器需要處理兩種類型的事件。
下面就會介紹這兩種事件的實現原理。
文件事件
Redis 服務器通過 socket 實現與客戶端（或其他redis服務器）的交互,文件事件就是服務器對 socket 操作的抽象。 Redis 服務器，通過監(jiān)聽這些 socket 產生的文件事件并處理這些事件，實現對客戶端調用的響應。
Reactor
Redis 基于 Reactor 模式開發(fā)了自己的事件處理器。
這里就先展開講一講 Reactor 模式?？聪聢D：
“I/O 多路復用模塊”會監(jiān)聽多個 FD ，當這些FD產生，accept，read，write 或 close 的文件事件。會向“文件事件分發(fā)器（dispatcher）”傳送事件。
文件事件分發(fā)器（dispatcher）在收到事件之后，會根據事件的類型將事件分發(fā)給對應的 handler。
我們順著圖，從上到下的逐一講解 Redis 是怎么實現這個 Reactor 模型的。
I/O 多路復用模塊
Redis 的 I/O 多路復用模塊，其實是封裝了操作系統(tǒng)提供的 select，epoll，avport 和 kqueue 這些基礎函數。向上層提供了一個統(tǒng)一的接口，屏蔽了底層實現的細節(jié)。
一般而言 Redis 都是部署到 Linux 系統(tǒng)上，所以我們就看看使用 Redis 是怎么利用 linux 提供的 epoll 實現I/O 多路復用。
首先看看 epoll 提供的三個方法：
/* * 創(chuàng)建一個epoll的句柄，size用來告訴內核這個監(jiān)聽的數目一共有多大 */int epoll_create(int size)；/* * 可以理解為，增刪改 fd 需要監(jiān)聽的事件 * epfd 是 epoll_create() 創(chuàng)建的句柄。 * op 表示 增刪改 * epoll_event 表示需要監(jiān)聽的事件，Redis 只用到了可讀，可寫，錯誤，掛斷 四個狀態(tài) */int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)；/* * 可以理解為查詢符合條件的事件 * epfd 是 epoll_create() 創(chuàng)建的句柄。 * epoll_event 用來存放從內核得到事件的集合 * maxevents 獲取的最大事件數 * timeout 等待超時時間 */int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
再看 Redis 對文件事件，封裝epoll向上提供的接口：
/* * 事件狀態(tài) */typedef struct aeApiState { // epoll_event 實例描述符 int epfd; // 事件槽 struct epoll_event *events;} aeApiState;/* * 創(chuàng)建一個新的 epoll */static int aeApiCreate(aeEventLoop *eventLoop)/* * 調整事件槽的大小 */static int aeApiResize(aeEventLoop *eventLoop, int setsize)/* * 釋放 epoll 實例和事件槽 */static void aeApiFree(aeEventLoop *eventLoop)/* * 關聯給定事件到 fd */static int aeApiAddEvent(aeEventLoop *eventLoop, int fd, int mask)/* * 從 fd 中刪除給定事件 */static void aeApiDelEvent(aeEventLoop *eventLoop, int fd, int mask)/* * 獲取可執(zhí)行事件 */static int aeApiPoll(aeEventLoop *eventLoop, struct timeval *tvp)所以看看這個ae_peoll.c 如何對 epoll 進行封裝的：
這樣 Redis 的利用 epoll 實現的 I/O 復用器就比較清晰了。
再往上一層次我們需要看看 ea.c 是怎么封裝的？
首先需要關注的是事件處理器的數據結構：
typedef struct aeFileEvent { // 監(jiān)聽事件類型掩碼， // 值可以是 AE_READABLE 或 AE_WRITABLE ， // 或者 AE_READABLE | AE_WRITABLE int mask; /* one of AE_(READABLE|WRITABLE) */ // 讀事件處理器 aeFileProc *rfileProc; // 寫事件處理器 aeFileProc *wfileProc; // 多路復用庫的私有數據 void *clientData;} aeFileEvent;mask 就是可以理解為事件的類型。
除了使用 ae_peoll.c 提供的方法外,ae.c 還增加 “增刪查” 的幾個 API。
事件分發(fā)器（dispatcher）
Redis 的事件分發(fā)器 ae.c/aeProcessEvents 不但處理文件事件還處理時間事件，所以這里只貼與文件分發(fā)相關的出部分代碼，dispather 根據 mask 調用不同的事件處理器。
//從 epoll 中獲關注的事件numevents = aeApiPoll(eventLoop, tvp);for (j = 0; j < numevents; j++) { // 從已就緒數組中獲取事件 aeFileEvent *fe = &eventLoop->events[eventLoop->fired[j].fd]; int mask = eventLoop->fired[j].mask; int fd = eventLoop->fired[j].fd; int rfired = 0; // 讀事件 if (fe->mask & mask & AE_READABLE) { // rfired 確保讀/寫事件只能執(zhí)行其中一個 rfired = 1; fe->rfileProc(eventLoop,fd,fe->clientData,mask); } // 寫事件 if (fe->mask & mask & AE_WRITABLE) { if (!rfired || fe->wfileProc != fe->rfileProc) fe->wfileProc(eventLoop,fd,fe->clientData,mask); } processed++;}可以看到這個分發(fā)器，根據 mask 的不同將事件分別分發(fā)給了讀事件和寫事件。
文件事件處理器的類型
Redis 有大量的事件處理器類型，我們就講解處理一個簡單命令涉及到的三個處理器：
文件事件實現總結
我們按照開始給出的 Reactor 模型，從上到下講解了文件事件處理器的實現，下面將會介紹時間時間的實現。
時間事件
Reids 有很多操作需要在給定的時間點進行處理，時間事件就是對這類定時任務的抽象。
先看時間事件的數據結構：
/* Time event structure * * 時間事件結構 */typedef struct aeTimeEvent { // 時間事件的唯一標識符 long long id; /* time event identifier. */ // 事件的到達時間 long when_sec; /* seconds */ long when_ms; /* milliseconds */ // 事件處理函數 aeTimeProc *timeProc; // 事件釋放函數 aeEventFinalizerProc *finalizerProc; // 多路復用庫的私有數據 void *clientData; // 指向下個時間事件結構，形成鏈表 struct aeTimeEvent *next;} aeTimeEvent;看見 next 我們就知道這個 aeTimeEvent 是一個鏈表結構?？磮D：
注意：這是一個按照id倒序排列的鏈表，并沒有按照事件順序排序。
processTimeEvent
Redis 使用這個函數處理所有的時間事件，我們整理一下執(zhí)行思路：
綜合調度器（aeProcessEvents）
綜合調度器是 Redis 統(tǒng)一處理所有事件的地方。我們梳理一下這個函數的簡單邏輯：
// 1. 獲取離當前時間最近的時間事件shortest = aeSearchNearestTimer(eventLoop);// 2. 獲取間隔時間timeval = shortest - nowTime;// 如果timeval 小于 0，說明已經有需要執(zhí)行的時間事件了。if(timeval < 0){ timeval = 0}// 3. 在 timeval 時間內，取出文件事件。numevents = aeApiPoll(eventLoop, timeval);// 4.根據文件事件的類型指定不同的文件處理器if (AE_READABLE) { // 讀事件 rfileProc(eventLoop,fd,fe->clientData,mask);} // 寫事件if (AE_WRITABLE) { wfileProc(eventLoop,fd,fe->clientData,mask);}以上的偽代碼就是整個 Redis 事件處理器的邏輯。
我們可以再看看誰執(zhí)行了這個 aeProcessEvents:
void aeMain(aeEventLoop *eventLoop) { eventLoop->stop = 0; while (!eventLoop->stop) { // 如果有需要在事件處理前執(zhí)行的函數，那么運行它 if (eventLoop->beforesleep != NULL) eventLoop->beforesleep(eventLoop); // 開始處理事件 aeProcessEvents(eventLoop, AE_ALL_EVENTS); }}然后我們再看看是誰調用了 eaMain:
int main(int argc, char **argv) { //一些配置和準備 ... aeMain(server.el); //結束后的回收工作 ...}我們在 Redis 的 main 方法中找個了它。
這個時候我們整理出的思路就是:
所以我們說 Redis 是一個事件驅動的程序，期間我們發(fā)現，Redis 沒有 fork 過任何線程。所以也可以說 Redis 是一個基于事件驅動的單線程應用。
總結
在后端的面試中 Redis 總是一個或多或少會問到的問題。
讀完這篇文章你也許就能回答這幾個問題：
為什么 Redis 是一個單線程應用？
為什么 Redis 是一個單線程應用，卻有如此高的性能？
如果你用本文提供的知識點回答這兩個問題，一定會在面試官心中留下一個高大的形象。
好了，以上就是這篇文章的全部內容了，希望本文的內容對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對武林網的支持。
新聞熱點
疑難解答
