Redis源码阅读(一) – eventLoop

看到过很多文章都是以Redis的数据结构为入口进行分析，我个人认为还是先知道大体的流程比较好。所以首先写一些关于Redis的主流程相关的， 主要是EventLoop。

启动流程

redis-server的入口函数main在server.c中，主要做了下面工作(具体看源码):

  1. 初始化配置为默认值: initServerConfig()
  2. 解析命令行参数
  3. 加载配置文件: loadServerConfig(configfile, options)
  4. 初始化server: initServer()
  5. 启动事件循环: aeMain(server.el)

server初始化

在server.c中定义了一个全局变量struct redisServer server保存了Redis运行时的状态和相关配置。server初始化流程如下:

  1. initServerConfig(): 使用常量默认值初始化server
  2. 解析option: 解析命令行参数中格式--[name] value为name value\n，生成options
  3. loadServerConfig(configfile, options): 加载配置文件，并appendoptions生成config，解析config设置server
  4. initServer(): 初始化需要动态设置的部分:
    • 设置信号处理函数
    • 创建eventloop: aeCreateEventLoop(server.maxclients + CONFIG_FDSET_INCR)
    • 初始化db
    • 添加事件

EventLoop

Redis使用I/O多路复用来处理两类事件：

  • TimeEvent
  • FileEvent

在redisServer结构体中包含aeEventLoop *el这一成员，结构如下:

/* State of an event based program */
typedef struct aeEventLoop {
    int maxfd;   /* highest file descriptor currently registered */
    int setsize; /* max number of file descriptors tracked */
    long long timeEventNextId;
    time_t lastTime;     /* Used to detect system clock skew */
    aeFileEvent *events; /* Registered events */
    aeFiredEvent *fired; /* Fired events */
    aeTimeEvent *timeEventHead;
    int stop;
    void *apidata; /* This is used for polling API specific data */
    aeBeforeSleepProc *beforesleep;
    aeBeforeSleepProc *aftersleep;
} aeEventLoop;

server.el使用AeEventLoop *aeCreateEventLoop(int setsize)创建，需要关注的是aeApiCreate函数，Redis为了实现跨平台， 封装了多个平台下相应的系统调用供EventLoop使用，见ae.c和config.h。生产环境中最常用的还是Linux，所以主要关注epoll。 ae_epoll.c中有如下实现：

typedef struct aeApiState {
    int epfd;
    struct epoll_event *events;
} aeApiState;

aeApiState中封装了epoll所需要的结构，aeApiPoll()会调用对应的底层事件循环。

TimeEvent

时间事件在aeEventLoop中以链表保存，aeCreateTimeEvent()会将新创建的时间事件添加在链表头：

/* Time event structure */
typedef struct aeTimeEvent {
    long long id; /* time event identifier. */
    long when_sec; /* seconds */
    long when_ms; /* milliseconds */
    aeTimeProc *timeProc;
    aeEventFinalizerProc *finalizerProc;
    void *clientData;
    struct aeTimeEvent *next;
} aeTimeEvent;

在initServer()中添加了几个事件，其中包含一个时间事件——serverCron。 serverCron以每秒server.hz次数执行，主要做了以下工作：

  • 信息统计
  • 客户端连接的处理：clientsCron()
  • 数据库的调整：databasesCron()
  • 持久化相关工作
  • 还有一些更复杂的工作，如复制和集群相关工作

FileEvent

文件时间处理与套接字相关的工作，在aeEventLoop中以数组的形式保存，redis.conf中可以设置maxClients，根据这个配置分配数组的大小，对应fd的时间就保存 在events[fd]中，因为fd会按照从小到大分配。结构如下：

/* File event structure */
typedef struct aeFileEvent {
    int mask; /* one of AE_(READABLE|WRITABLE) */
    aeFileProc *rfileProc;
    aeFileProc *wfileProc;
    void *clientData;
} aeFileEvent;

typedef struct aeFiredEvent {
    int fd;
    int mask;
} aeFiredEvent;

aeFileEvent、aeFiredEvent和aeApiState三个结构实现了通用的事件循环机制：

  1. 创建事件会添加到server.el.events和server.el.apidata中
  2. 底层调用依赖对应的aeApiState，并将触发事件的套接字还有相应事件保存在server.el.fired
  3. 处理事件时通过server.el.fired，在server.el.events中找到对应的handler执行

在initServer()中创建了多个监听套接字，并创建了FileEvent用于接收客户端连接。

事件处理

在初始化完成后，Redis就一直在aeMain()中处理事件循环：

void aeMain(aeEventLoop *eventLoop) {
    eventLoop->stop = 0;
    while (!eventLoop->stop) {
        if (eventLoop->beforesleep != NULL)
            eventLoop->beforesleep(eventLoop);
        aeProcessEvents(eventLoop, AE_ALL_EVENTS|AE_CALL_AFTER_SLEEP);
    }
}

aeProcessEvents()为处理事件的函数，流程如下：

  1. 查找最近的一个TimeEvent，因为以链表形式保存，耗时O(n)
  2. 以最近的TimeEvent时间间隔为参数调用aeApiPoll()，保证能及时处理
  3. 处理FileEvents
  4. 处理TimeEvents: processTimeEvents()会处理所有到时的事件，并重新添加到链表头

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