并发服务器：Redis案例研究分析

1.事件处理库

Redis 最初发布于 2009 年，它最牛逼的一件事情大概就是它的速度 —— 它可以处理大量的并发客户端链接。须要特别指出的是，它是用一个单线程来完成的，并且还不对保存在内存中的数据使用任何复杂的锁或者同步机制。

Redis 之因此如此牛逼是由于，它在给定的系统上使用了其可用的最快的事件循环，并将它们封装成由它实现的事件循环库（在 Linux 上是 epoll，在 BSD 上是 kqueue，等等）。这个库的名字叫作 ae。ae 使得编写一个快速服务器变得很容易，只要在它内部没有阻塞便可，而 Redis 则保证 注1 了这一点。

在这里，咱们的兴趣点主要是它对文件事件的支持 —— 当文件描述符（如网络套接字）有一些有趣的未决事情时将调用注册的回调函数。与 libuv 相似，ae 支持多路事件循环（参阅本系列的第三节和第四节）和不该该感到意外的 aeCreateFileEvent 信号：
int aeCreateFileEvent(aeEventLoop *eventLoop, int fd, int mask,
aeFileProc *proc, void *clientData);
它在 fd 上使用一个给定的事件循环，为新的文件事件注册一个回调（proc）函数。当使用的是 epoll 时，它将调用 epoll_ctl 在文件描述符上添加一个事件（多是 EPOLLIN、EPOLLOUT、也或许二者都有，取决于 mask 参数）。ae 的 aeProcessEvents 功能是 “运行事件循环和发送回调函数”，它在底层调用了 epoll_wait。

2.处理客户端请求

咱们经过跟踪 Redis 服务器代码来看一下，ae 如何为客户端事件注册回调函数的。initServer 启动时，经过注册一个回调函数来读取正在监听的套接字上的事件，经过使用回调函数 acceptTcpHandler 来调用 aeCreateFileEvent。当新的链接可用时，这个回调函数被调用。它调用 accept 注2 ，接下来是 acceptCommonHandler，它转而去调用 createClient 以初始化新客户端链接所须要的数据结构。

createClient 的工做是去监听来自客户端的入站数据。它将套接字设置为非阻塞模式（一个异步事件循环中的关键因素）并使用 aeCreateFileEvent 去注册另一个文件事件回调函数以读取事件 —— readQueryFromClient。每当客户端发送数据，这个函数将被事件循环调用。

readQueryFromClient 就让咱们指望的那样 —— 解析客户端命令和动做，并经过查询和/或操做数据来回复。由于客户端套接字是非阻塞的，因此这个函数必须可以处理 EAGAIN，以及部分数据；从客户端中读取的数据是累积在客户端专用的缓冲区中，而完整的查询可能被分割在回调函数的多个调用当中。

3.将数据发送回客户端

在前面的内容中，我说到了 readQueryFromClient 结束了发送给客户端的回复。这在逻辑上是正确的，由于 readQueryFromClient 准备要发送回复，但它不真正去作实质的发送 —— 由于这里并不能保证客户端套接字已经准备好写入/发送数据。咱们必须为此使用事件循环机制。

Redis 是这样作的，它注册一个 beforeSleep 函数，每次事件循环即将进入休眠时，调用它去等待套接字变得能够读取/写入。beforeSleep 作的其中一件事情就是调用 handleClientsWithPendingWrites。它的做用是经过调用 writeToClient 去尝试当即发送全部可用的回复；若是一些套接字不可用时，那么当套接字可用时，它将注册一个事件循环去调用 sendReplyToClient。这能够被看做为一种优化 —— 若是套接字可用于当即发送数据（通常是 TCP 套接字），这时并不须要注册事件 ——直接发送数据。由于套接字是非阻塞的，它从不会去阻塞循环。

4.Redis中的多线程

在 Redis 的绝大多数历史中，它都是一个彻彻底底的单线程的东西。一些人以为这太难以想象了，有这种想法彻底能够理解。Redis 本质上是受网络束缚的 —— 只要数据库大小合理，对于任何给定的客户端请求，其大部分延时都是浪费在网络等待上，而不是在 Redis 的数据结构上。

然而，如今事情已经再也不那么简单了。Redis 如今有几个新功能都用到了线程：
1.“惰性” 内存释放。
2.在后台线程中使用 fsync 调用写一个 持久化日志。
3.运行须要执行一个长周期运行的操做的用户定义模块。

对于前两个特性，Redis 使用它本身的一个简单的 bio（它是 “Background I/O" 的首字母缩写）库。这个库是根据 Redis 的须要进行了硬编码，它不能用到其它的地方 —— 它运行预设数量的线程，每一个 Redis 后台做业类型须要一个线程。

而对于第三个特性，Redis 模块 能够定义新的 Redis 命令，而且遵循与普通 Redis 命令相同的标准，包括不阻塞主线程。若是在模块中自定义的一个 Redis 命令，但愿去执行一个长周期运行的操做，这将建立一个线程在后台去运行它。在 Redis 源码树中的 src/modules/helloblock.c 提供了这样的一个示例。

有了这些特性，Redis 使用线程将一个事件循环结合起来，在通常的案例中，Redis 具备了更快的速度和弹性，这有点相似于在本系统文章中 第四节 讨论的工做队列。

原文来自：https://www.linuxprobe.com/redis-case-study.html