快捷導(dǎo)航

聊聊Redis的單線程模型

更新時間：2022年12月19日 15:10:06 作者：nimo10050

Redis是單線程，主要是指Redis的網(wǎng)絡(luò)IO和讀寫是由一個線程來完成的，但Redis的其他功能，比如持久化、異步刪除、集群數(shù)據(jù)同步等，其實(shí)是由額外的線程執(zhí)行的。這不是本文討論的重點(diǎn)，有個印象即可

開篇

本文主要來探討一下 redis 的單線程模型，文章前半部分會先引用某網(wǎng)絡(luò)課程講解的內(nèi)容（圖片+語言描述），后半部分是本人粗略閱讀 redis 源碼后整理出來的一份偽代碼，用來驗(yàn)證文中前半部分的內(nèi)容。

本文對標(biāo)的 redis 版本是 5.x。

正文

redis 涉及的知識點(diǎn)有很多，展開來講能聊到操作系統(tǒng)，因此為了方便理解，文中做了很多抽象描述。

文件事件處理器

redis 內(nèi)部使用了一個叫文件事件處理器（ file event handler）的東西，這個文件事件處理器是單線程的，所以才有了 redis 是單線程的這一說法。

文件事件處理器的結(jié)構(gòu)如下圖：

它包含 4 個部分：

多個 socketIO
多路復(fù)用程序
文件事件分派器
事件處理器（連接應(yīng)答處理器、命令請求處理器、命令回復(fù)處理器）

文件事件處理器采用 IO 多路復(fù)用機(jī)制同時監(jiān)聽多個 socket，根據(jù) socket 上的事件來選擇對應(yīng)的事件處理器進(jìn)行處理。多個 socket 可能會并發(fā)產(chǎn)生不同的操作，每個操作對應(yīng)不同的文件事件，但是 IO 多路復(fù)用程序會監(jiān)聽多個 socket，會將 socket 產(chǎn)生的事件放入隊(duì)列中排隊(duì)，事件分派器每次從隊(duì)列中取出一個事件，把該事件交給對應(yīng)的事件處理器進(jìn)行處理。

來看 redis 客戶端與服務(wù)端的一次通信過程：

1. 接收連接請求：

客戶端 socket01 向 redis 的 server socket 請求建立連接，此時 server socket 會產(chǎn)生一個 AE_READABLE 事件，

IO 多路復(fù)用程序監(jiān)聽到 server socket 產(chǎn)生的事件后，將該事件壓入隊(duì)列中。

文件事件分派器從隊(duì)列中獲取該事件，交給連接應(yīng)答處理器。

連接應(yīng)答處理器會創(chuàng)建一個能與客戶端通信的 socket01，并將該 socket01 的 AE_READABLE 事件與命令請求處理器關(guān)聯(lián)。

2. 讀取請求內(nèi)容：

假設(shè)此時客戶端發(fā)送了一個 set key value 請求，此時 redis 中的 socket01 會產(chǎn)生 AE_READABLE 事件

IO 多路復(fù)用程序?qū)⑹录喝腙?duì)列

事件分派器從隊(duì)列中獲取到該事件，由于前面 socket01 的 AE_READABLE 事件已經(jīng)與命令請求處理器關(guān)聯(lián)，因此事件分派器將事件交給命令請求處理器來處理。

命令請求處理器讀取 socket01 的 key value 并在自己內(nèi)存中完成 key value 的設(shè)置。操作完成后，它會將 socket01 的 AE_WRITABLE 事件與命令回復(fù)處理器關(guān)聯(lián)。

3. 回復(fù)請求：

如果此時客戶端準(zhǔn)備好接收返回結(jié)果了，那么 redis 中的 socket01 會產(chǎn)生一個 AE_WRITABLE 事件，同樣壓入隊(duì)列中，

事件分派器找到相關(guān)聯(lián)的命令回復(fù)處理器

由命令回復(fù)處理器對 socket01 輸入本次操作的一個結(jié)果，比如 ok，之后解除 socket01 的 AE_WRITABLE 事件與命令回復(fù)處理器的關(guān)聯(lián)。

這樣便完成了一次通信。

redis 事件處理偽代碼

// 入口函數(shù)
void aeMain(EventLoop eventLoop) {
    while(true) {
    	// 文件事件處理器
    	aeProcessEvents(eventLoop);  	
    }
}
void aeProcessEvents() {
	// 調(diào)用 epoll_wait 函數(shù)，等待I/O事件 （IO 多路復(fù)用程序）
    int numevents = aeApiPoll(timeval);
    for(int i=0; i< numevents; i++) {
    	// 從隊(duì)列中取出對應(yīng)的事件
    	fileEvent = getFromEventQueue(i);
    	// 處理文件事件	(文件事件分派器)
    	processFileEvent(fileEvent);
    	// 處理時間事件。（忽略）
    	processTimeEvent();
    }
}
void processFileEvent() {
	if event == '讀事件' {
		// 讀處理器
		processReadFile();
	} 
	if event == '寫事件' {
		// 寫處理器
		processWriteFile();
	}
}