深入剖析 redis 事件驱动

概述

redis 内部有一个小型的事件驱动，它和 libevent 网络库的事件驱动一样，都是依托 I/O 多路复用技术支撑起来的。利用 I/O 多路复用技术，监听感兴趣的文件 I/O 事件，例如读事件，写事件等，同时也要维护一个以文件描述符为主键，数据为某个预设函数的事件表，这里其实就是一个数组或者链表 。当事件触发时，比如某个文件描述符可读，系统会返回文件描述符值，用这个值在事件表中找到相应的数据项，从而实现回调。同样的，定时事件也是可以实现的，因为系统提供的 I/O 多路复用技术中的函数允许我们设定时间值。上面一段话比较综合，可能需要一些 linux 系统编程和网络编程的基础，但你会看到多数事件驱动程序都是这么实现的（？）。

redis 事件驱动数据结构

redis 事件驱动内部有四个主要的数据结构，分别是：事件循环结构体，文件事件结构体，时间事件结构体和触发事件结构体。上面的数据结构能给我们很好的提示：事件循环结构体维护 I/O 事件表，定时事件表和触发事件表。

事件循环中心

redis 的主函数中调用 initServer() 函数从而初始化事件循环中心（EventLoop），它的主要工作是在 aeCreateEventLoop() 中完成的。有上面初始化工作只是完成了一个空空的事件中心而已。要想驱动事件循环，还需要下面的工作。

事件注册详解

文件 I/O 事件注册主要操作在 aeCreateFileEvent() 中完成。aeCreateFileEvent() 会根据文件描述符的数值大小在事件循环结构体的 I/O 事件表中取一个数据空间，利用系统提供的 I/O 多路复用技术监听感兴趣的 I/O 事件，并设置回调函数。

对于不同版本的 I/O 多路复用，比如 epoll，select，kqueue 等，redis 有各自的版本，但接口统一，譬如aeApiAddEvent()。

之于定时事件，在事件循环结构体中用链表来维护。定时事件操作在 aeCreateTimeEvent() 中完成：分配定时事件结构体，设置触发时间和回调函数，插入到定时事件表中。

准备监听工作

initServer() 中调用了 aeCreateEventLoop() 完成了事件中心的初始化，initServer() 还做了监听的准备。从上面可以看出，redis 提供了 TCP 和 UNIX 域套接字两种工作方式。以 TCP 工作方式为例，listenPort() 创建绑定了套接字并启动了监听。

为监听套接字注册事件

在进入事件循环前还需要做一些准备工作。紧接着，initServer() 为所有的监听套接字注册了读事件，响应函数为 acceptTcpHandler() 或者 acceptUnixHandler()。来看看acceptTcpHandler() 做了什么：接收套接字与客户端建立连接后，调用 acceptCommonHandler()。acceptCommonHandler() 主要工作就是：建立并保存服务端与客户端的连接信息，这些信息保存在一个 struct redisClient 结构体中；
为与客户端连接的套接字注册读事件，相应的回调函数为 readQueryFromClient()，readQueryFromClient()作用是 从套接字读取数据，执行相应操作并回复客户端。

Redis事件循环

以上做好了准备工作，可以进入事件循环。跳出 initServer() 回到 main() 中，main() 会调用 aeMain()。进入事件循环发生在 aeProcessEvents() 中：根据定时事件表计算需要等待的最短时间；
调用 redis api aeApiPoll() 进入监听轮询，如果没有事件发生就会进入睡眠状态，其实就是 I/O 多路复用select() epoll() 等的调用；
有事件发生会被唤醒，处理已触发的 I/O 事件和定时事件。

事件触发

这里以 select 版本的 redis api 实现作为讲解，aeApiPoll() 调用了 select() 进入了监听轮询。aeApiPoll() 的 tvp 参数 是最小等待时间，它会被预先计算出来，它主要完成：拷贝读写的 fdset。select() 的调用会破坏传入的 fdset，实际上有两份 fdset，一份作为备份，另一份用作调用。每次调用 select() 之前都从备份中直接拷贝一份；
调用 select()；
被唤醒后，检查 fdset 中的每一个文件描述符，并将可读或者可写的描述符记录到触发表当中。接下来的操作便是执行相应的回调函数，代码在上一段中已经贴出：先处理 I/O 事件，再处理定时事件。

总结

redis 的事件驱动总结如下：初始化事件循环结构体
注册监听套接字的读事件
注册定时事件
进入事件循环
如果监听套接字变为可读，会接收客户端请求，并为对应的套接字注册读事件
如果与客户端连接的套接字变为可读，执行相应的操作