Redis 线程模型和工作流程

Redis 线程模型

• 一个 redis 客户端就是一个 socket ，一般 redis 服务都会有多个客户端连接，通过 redis 的单个进程就能够处理多个客户端的连接，这个就是 redis 的 IO 多路复用
• IO 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，文件事件分派器接收IO多路复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
• IO多路复用函数
  • select 函数就是轮询，在 linux 上限制个数一般为1024个
  • poll 函数解决了 select 的个数限制，但是依然是轮询
  • epoll 解决了个数的限制，同时解决了轮询的方式
• redis 的IO多路复用采用epoll函数
• redis 有多个客户端连接 redis 的服务端，一个客户端连接就是一个 socket，通过 epoll 函数实现能够同时支持多个 socket 连接，epoll 将用户 socket 对应的文件描述符(file descriptor，简称 fd)注册进 epoll，然后 epoll 帮你监听哪些 socket 上有消息到达，如果有 redis 客户端的请求，就会把请求指派到文件事件分派器中，这个分派器是一个单线程实现，分派器就是命令指派到 事件处理器里面执行命令，然后返回结果

Redis 工作流程

• 首先，Redis 服务端进程初始化的时候，会将 server socket 的 AE_READABLE 事件与连接应答处理器关联

• 客户端 socket01 向 Redis 进程的 server socket 请求建立连接，此时 server socket 会产生一个 AE_READABLE 事件，IO 多路复用程序监听到 server socket 产生的事件后，将该 socket 压入队列中。文件事件分派器从队列中获取 socket，交给连接应答处理器。连接应答处理器会创建一个能与客户端通信的 socket01，并将该 socket01 的 AE_READABLE 事件与命令请求处理器关联

• 假设此时客户端发送了一个 set key value 请求，此时 Redis 中的 socket01 会产生 AE_READABLE 事件，IO 多路复用程序将 socket01 压入队列，此时事件分派器从队列中获取到 socket01 产生的 AE_READABLE 事件，由于前面 socket01 的 AE_READABLE 事件已经与命令请求处理器关联，因此事件分派器将事件交给命令请求处理器来处理。命令请求处理器读取 socket01 的 key value 并在自己内存中完成 key value 的设置。操作完成后，它会将 socket01 的 AE_WRITABLE 事件与命令回复处理器关联

• 如果此时客户端准备好接收返回结果了，那么 Redis 中的 socket01 会产生一个 AE_WRITABLE 事件，同样压入队列中，事件分派器找到相关联的命令回复处理器，由命令回复处理器对 socket01 输入本次操作的一个结果，比如 ok ，之后解除 socket01 的 AE_WRITABLE 事件与命令回复处理器的关联

Redis 单线程工作效率高

• 纯内存操作
• 核心是基于非阻塞的 IO 多路复用机制
• C 语言实现，更贴近操作系统，执行速度相对会快
• 单线程避免了多线程的频繁上下文切换问题，预防多线程可能产生的竞争问题

参考资料

• IO多路复用函数：https://www.modb.pro/db/104786