跟我一起来学习Redis中的文件事件

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  Redis服务器是一个事件驱动程序，服务器需要处理以下两类事件：文件事件与时间事件。本文将介绍文件事件。

一、文件事件简介

  Redis服务器通过套接字与客户端（或者其它Redis服务器）进行连接，而文件事件就是服务器对套接字操作的抽象。服务器与客户端（或者其他服务器）的通信会产生相应的文件事件，而服务器则通过监听并处理这些事件来完成一系列网络通信操作。

  Redis模式开发了自己的网络事件处理器：这个处理器被称为文件事件处理器（file event handler）：

  • 文件事件处理器使用I/O多路复用（multiplexing）程序来同时监听多个套接字，并根据套接字目前执行的任务来套接字关联不同的事件处理器。
  • 当被监听的套接字准备好执行连接应答（accept）、读取（read）、写入（write）、关才（close）等操作时，与操作相对应的文件事件就会产生，这时文件事件处理器就会调用套接字之前关联好的事件处理器来处理这些事件。

  虽然文件事件处理器以单线程方式运行，但通过使用I/O多路复用程序来监听多个套接字，文件事件处理器既实现了高性能的网络通信模型，又可以很好地与Redis服务器中其他同样以单线程方式运行的模块进行对接，这保持了Redis内部单线程设计的简单性。

1.1 文件事件处理器的构成

  下图展示了文件事件处理器的四个组成部分，它们分别是套接字、I/O多路复用程序、文件事件分派器（dispatcher），以及事件处理器。

image.png

1、文件事件是对套接字操作的抽象，每当一个套接字准备好执行连接应该（accept）、写入、读取、关闭等操作时，就会产生一个文件事件。因为一个服务器通常会连接多个套接字，所以多个文件事件有可能会并发地出现。

2、I/O多路复用程序负责监听多个套接字，并向文件事件分派器传送那些产生了事件的套接字。
  尽管多个文件事件可能会并发地出现，便I/O多路复用程序总是会将所有产生事件的套接字都放到一个队列里面，然后通过这个队列，以有序（sequentially)、同步（synchronously）、每次一个套接字的方式向文件事件分派器传送套接字。当上一个套接字的事件被处理完毕之后（该套接字为事件所关联的事件处理器执行完毕），I/O多路复用程序才会继续向文件事件分派器传送下一个套接字。

3、文件事件分派器接收I/O多路复用用程序传来的套接字，并根据套接字产生的事件的类型，调用相应的事件处理器。

1.2 I/O多路复用程序的实现

  Redis的I/O多路复用程序的所有功能都是通过包装常见的select、epoll、evport和kqueue这些I/O多路复用函数库来实现的，每个I/O多路复用函数库在Redis源码中都对应一个单独的文件，比如ae_select.c、ae、epoll.c、ae_kqueue.c。
  因为Redis为每个I/O多路复用函数库都实现了相同的API，所以I/O多路复用程序的底层实现是可以互换的。如下图所示：

image.png   Redis在I/O多路复用程序的实现源码中用#include宏定义了相应的规则，程序会在编译时自动选择系统中性能最高的I/O多路复用函数库来作为Redis的I/O多路利用程序的底层实现：

# ifdef HAVE_EVPORT
# include "ae_evport.c"
# else
    # ifdef HAVE_EPOLL
    # include "ae_kqueue.c"
    # else
        # ifdef HAVE_KQUEUE
        # include "ae_kqueue.c"
        # else
        # include "ae_select.c"
        # endif
    # endif
# endif

1.3 事件的类型

  I/O多路复用程序可以监听多个套接字的ae.h/AE_READABLE事件和ae.h/AE_WRITEABLE事件，这两类事件和套接字操作之间的对应关系如下：

  • 当套接字变得可读时（客户端对套接字执行write操作，或者执行close操作），或者有新的可应答（acceptable）套接字出现时（客户端对服务器的监听套接字执行connect操作），套接字产生AE_READABLE事件。
  • 当套接字变得可写时（客户端对套接字执行read操作），套接字产生AE_WRITABLE事件。

  I/O多路复用程序允许服务器同时监听套接字的AE_READABLE事件和AE_WRITABLE事件，如果一个套接字同时产生了这两个事件，那么文件事件分派器会优先处理AE_READABLE事件，后处理AE_WRITABLE事件。

1.4 文件事件处理器

  为文件事件编写了多个处理器，这些事件处理器分别用于实现不同的网络通信需求，比如说：

  • 为了对连接服务器的各个客户端进行应答，服务器要为监听套接字关联连接应答处理器。
  • 为了接收客户端传来的命令请求，服务器要为客户端套接字关联命令请求处理器。
  • 为了向客户端返回命令的执行结果，服务器要为客户端套接字关联命令回复处理器。
  • 当主服务器和从服务器进行复制操作时，主从服务器都需要关联特别为复制功能编写的复制处理器。

完整的客户端和服务器的通信过程如下：

image.png

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