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redis 服务底层采用了异步事件管理（aeEventLoop）：管理时间事件和文件事件。对于大量网络文件描述符（fd）的事件管理，redis 建立在安装系统对应的事件驱动基础上（例如 Linux 的 epoll）。
- 关于事件驱动，本章主要讲述 Linux 系统的 epoll 事件驱动。
- 关于事件处理，本章主要讲述文件事件，时间事件可以参考帖子 [redis 源码走读] 事件 - 定时器。
🔥文章来源：wenfh2020.com
1. 事件驱动
redis 根据安装系统选择对应的事件驱动。
// ae.c
/* Include the best multiplexing layer supported by this system.* The following should be ordered by performances, descending. */
#ifdef HAVE_EVPORT
#include "ae_evport.c"
#else#ifdef HAVE_EPOLL#include "ae_epoll.c"#else#ifdef HAVE_KQUEUE#include "ae_kqueue.c"#else#include "ae_select.c"#endif#endif
#endif
2. 异步事件管理
epoll 是异步事件驱动，上层逻辑操作和下层事件驱动要通过 fd 文件描述符串联起来。异步事件管理（aeEventLoop），对 epoll 做了一些封装，方便异步事件回调处理。
有关 epoll 工作流程，可以参考我的帖子：epoll 多路复用 I/O工作流程
| 层次 | 描述 |
|---|---|
| ae.c | 关联异步业务事件和 epoll 接口，处理 fd 对应事件逻辑。 |
| ae_epoll.c | 对 epoll 接口进行封装，方便上层操作。 |
| epoll | Linux 内核多路复用 I/O 模型，主要为了高效处理大批量文件描述符事件。 |
2.1. 数据结构
// ae.c// 文件事件结构
typedef struct aeFileEvent {int mask; // 事件类型组合（one of AE_(READABLE|WRITABLE|BARRIER)）aeFileProc *rfileProc; // 读事件回调操作。aeFileProc *wfileProc; // 写事件回调操作。void *clientData; // 业务传入的私有数据。方便回调使用。
} aeFileEvent;// 就绪事件
typedef struct aeFiredEvent {int fd; // 文件描述符。int mask; // 事件类型组合。
} aeFiredEvent;// 事件管理结构
typedef struct aeEventLoop {int maxfd; // 监控的最大文件描述符。int setsize; // 处理文件描述符个数。...aeFileEvent *events; // 根据 fd 监听事件。aeFiredEvent *fired; // 从内核取出的就绪事件。...
} aeEventLoop;
| 结构 | 描述 |
|---|---|
| aeEventLoop | 文件事件和时间事件管理。 |
| aeFileEvent | 文件事件结构，方便异步回调逻辑调用。aeEventLoop 会创建一个 aeFileEvent 数组，数组下标是 fd，fd 对应 aeFileEvent 数据结构。 |
| aeFiredEvent | 从内核获取的就绪事件。（例如 Linux 系统通过 epoll_wait 接口获取就绪事件，每个事件分别存储在 aeFiredEvent 数组中） |
2.2. 创建事件管理对象
创建事件管理对象，对监控的文件数量设置了上限。
- 文件监控上限配置。
# redis.conf
#
# Set the max number of connected clients at the same time. By default
# this limit is set to 10000 clients, however if the Redis server is not
# able to configure the process file limit to allow for the specified limit
# the max number of allowed clients is set to the current file limit
# minus 32 (as Redis reserves a few file descriptors for internal uses).
#
# Once the limit is reached Redis will close all the new connections sending
# an error 'max number of clients reached'.
#
# maxclients 10000
- 创建事件管理对象。
#define CONFIG_MIN_RESERVED_FDS 32
#define CONFIG_FDSET_INCR (CONFIG_MIN_RESERVED_FDS+96)// server.c
void initServer(void) {...server.el = aeCreateEventLoop(server.maxclients+CONFIG_FDSET_INCR);...
}int main(int argc, char **argv) {...initServer();...
}
2.3. 事件处理流程
- 循环处理事件
// server.c
int main(int argc, char **argv) {...aeMain(server.el);...
}// ae.c
// 循环处理事件
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);}
}
- 添加事件，关联 fd 事件与异步回调相关信息。
int aeCreateFileEvent(aeEventLoop *eventLoop, int fd, int mask,aeFileProc *proc, void *clientData) {if (fd >= eventLoop->setsize) {errno = ERANGE;return AE_ERR;}aeFileEvent *fe = &eventLoop->events[fd];// 调用底层 epoll_ctl 注册事件。if (aeApiAddEvent(eventLoop, fd, mask) == -1)return AE_ERR;fe->mask |= mask;if (mask & AE_READABLE) fe->rfileProc = proc;if (mask & AE_WRITABLE) fe->wfileProc = proc;fe->clientData = clientData;if (fd > eventLoop->maxfd)eventLoop->maxfd = fd;return AE_OK;
}
- 删除事件，删除对应 fd 的事件。
void aeDeleteFileEvent(aeEventLoop *eventLoop, int fd, int mask) {if (fd >= eventLoop->setsize) return;aeFileEvent *fe = &eventLoop->events[fd];if (fe->mask == AE_NONE) return;// 如果删除的是写事件，要把写事件优先处理的事件也去掉，恢复优先处理读事件，再处理写事件逻辑。if (mask & AE_WRITABLE) mask |= AE_BARRIER;// 调用底层 epoll_ctl 修改删除事件。aeApiDelEvent(eventLoop, fd, mask);fe->mask = fe->mask & (~mask);if (fd == eventLoop->maxfd && fe->mask == AE_NONE) {/* Update the max fd */int j;for (j = eventLoop->maxfd-1; j >= 0; j--)if (eventLoop->events[j].mask != AE_NONE) break;eventLoop->maxfd = j;}
}
2.4. 事件处理逻辑
文件事件处理逻辑，从内核取出就绪事件，根据事件的读写类型，分别进行回调处理相关业务逻辑。
// ae.c
int aeProcessEvents(aeEventLoop *eventLoop, int flags) {...// 多路复用接口，从内核取出就绪事件。numevents = aeApiPoll(eventLoop, tvp);...for (j = 0; j < numevents; j++) {// 根据就绪事件 fd，取出对应的异步文件事件进行逻辑处理。aeFileEvent *fe = &eventLoop->events[eventLoop->fired[j].fd];int mask = eventLoop->fired[j].mask;int fd = eventLoop->fired[j].fd;int fired = 0; /* Number of events fired for current fd. *//* AE_BARRIER 表示优先可写事件。正常情况，一般先读后写。* AE_BARRIER 使用场景，有兴趣的朋友，可以查找源码关键字：CONN_FLAG_WRITE_BARRIER* 理解这部分的逻辑。 */int invert = fe->mask & AE_BARRIER;if (!invert && fe->mask & mask & AE_READABLE) {fe->rfileProc(eventLoop,fd,fe->clientData,mask);fired++;}if (fe->mask & mask & AE_WRITABLE) {if (!fired || fe->wfileProc != fe->rfileProc) {fe->wfileProc(eventLoop,fd,fe->clientData,mask);fired++;}}if (invert && fe->mask & mask & AE_READABLE) {if (!fired || fe->wfileProc != fe->rfileProc) {fe->rfileProc(eventLoop,fd,fe->clientData,mask);fired++;}}...}...
}
2.5. 获取待处理事件
通过 epoll_wait 从系统内核取出就绪文件事件进行处理。
// ae_epoll.c
static int aeApiPoll(aeEventLoop *eventLoop, struct timeval *tvp) {aeApiState *state = eventLoop->apidata;int retval, numevents = 0;// 从内核取出就绪文件事件进行处理。retval = epoll_wait(state->epfd,state->events,eventLoop->setsize,tvp ? (tvp->tv_sec*1000 + tvp->tv_usec/1000) : -1);if (retval > 0) {int j;numevents = retval;for (j = 0; j < numevents; j++) {int mask = 0;struct epoll_event *e = state->events+j;if (e->events & EPOLLIN) mask |= AE_READABLE;if (e->events & EPOLLOUT) mask |= AE_WRITABLE;if (e->events & EPOLLERR) mask |= AE_WRITABLE|AE_READABLE;if (e->events & EPOLLHUP) mask |= AE_WRITABLE|AE_READABLE;// 就绪事件和fd保存到 fired。eventLoop->fired[j].fd = e->data.fd;eventLoop->fired[j].mask = mask;}}return numevents;
}
3. 总结
- redis 没有使用第三方库，实现跨平台的异步事件驱动。对文件事件驱动封装也比较简洁高效。
4. 参考
- 用 gdb 调试 redis
- UML类图与类的关系详解
- 《redis 设计与实现》
- Redis 多线程的 Redis