关于Redis网络模型的源码详析

前言

Redis的网络模型是基于I/O多路复用程序来实现的。源码中包含四种多路复用函数库epoll、select、evport、kqueue。在程序编译时会根据系统自动选择这四种库其中之一。下面以epoll为例,来分析Redis的I/O模块的源码。

epoll系统调用方法

Redis网络事件处理模块的代码都是围绕epoll那三个系统方法来写的。先把这三个方法弄清楚,后面就不难了。

epfd = epoll_create(1024);

创建epoll实例

参数:表示该 epoll 实例最多可监听的 socket fd(文件描述符)数量。

返回: epoll 专用的文件描述符。

int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)

管理epoll中的事件,对事件进行注册、修改和删除。

参数:
epfd:epoll实例的文件描述符;
op:取值三种:EPOLL_CTL_ADD 注册、EPOLL_CTL_MOD 修 改、EPOLL_CTL_DEL 删除;
fd:socket的文件描述符;
epoll_event *event:事件

event代表一个事件,类似于Java NIO中的channel“通道”。epoll_event 的结构如下:

typedef union epoll_data {
void *ptr;
int fd; /* socket文件描述符 */
__uint32_t u32;
__uint64_t u64;
} epoll_data_t;

struct epoll_event {
__uint32_t events; /* Epoll events 就是各种待监听操作的操作码求与的结果,例如EPOLLIN(fd可读)、EPOLLOUT(fd可写) */
epoll_data_t data; /* User data variable */
};

int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, intmaxevents, int timeout);

等待事件是否就绪,类似于Java NIO中 select 方法。如果事件就绪,将就绪的event存入events数组中。

参数
epfd:epoll实例的文件描述符;
events:已就绪的事件数组;
intmaxevents:每次能处理的事件数;
timeout:阻塞时间,等待产生就绪事件的超时值。

源码分析

事件

Redis事件系统中将事件分为两种类型:

  • 文件事件;网络套接字对应的事件;
  • 时间事件:Redis中一些定时操作事件,例如 serverCron 函数。

下面从事件的注册、触发两个流程对源码进行分析

绑定事件

建立 eventLoop

在 initServer方法(由 redis.c 的 main 函数调用) 中,在建立 RedisDb 对象的同时,会初始化一个“eventLoop”对象,我称之为事件处理器对象。结构体的关键成员变量如下所示:

struct aeEventLoop{
aeFileEvent *events;//已注册的文件事件数组
aeFiredEvent *fired;//已就绪的文件事件数组
aeTimeEvent *timeEventHead;//时间事件数组
...
}

初始化 eventLoop 在 ae.c 的“aeCreateEventLoop”方法中执行。该方法中除了初始化 eventLoop 还调用如下方法初始化了一个 epoll 实例。

/*
 * ae_epoll.c
 * 创建一个新的 epoll 实例,并将它赋值给 eventLoop
 */
static int aeApiCreate(aeEventLoop *eventLoop) {

  aeApiState *state = zmalloc(sizeof(aeApiState));

  if (!state) return -1;

  // 初始化事件槽空间
  state->events = zmalloc(sizeof(struct epoll_event)*eventLoop->setsize);
  if (!state->events) {
    zfree(state);
    return -1;
  }

  // 创建 epoll 实例
  state->epfd = epoll_create(1024); /* 1024 is just a hint for the kernel */
  if (state->epfd == -1) {
    zfree(state->events);
    zfree(state);
    return -1;
  }

  // 赋值给 eventLoop
  eventLoop->apidata = http://www.cppcns.com/shujuku/redis/state;
  return 0;
}

也正是在此处调用了系统方法“epoll_create”。这里的state是一个aeApiState结构,如下所示:

/*
 * 事件状态
 */
typedef struct aeApiState {

  // epoll 实例描述符
  int epfd;

  // 事件槽
  struct epoll_event *events;

} aeApiState;

这个 state 由 eventLoop->apidata 来记录。

绑定ip端口与句柄

通过 listenToPort 方法开启TCP端口,每个IP端口会对应一个文件描述符 ipfd(因为服务器可能会有多个ip地址)

// 打开 TCP 监听端口,用于等待客户端的命令请求
if (server.port != 0 &&
  listenToPort(server.port,server.ipfd,&server.ipfd_count) == REDIS_ERR)
  exit(1);

注意:*eventLoop 和 ipfd 分别被 server.el 和 server.ipfd[] 引用。server 是结构体 RedisServer 的实例,是Redis的全局变量。

关于Redis网络模型的源码详析

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