Redis （ Remote Dictionary Server）： 是一个开源的内存数据库，提供了一个高性能的键值(key-value) 存储系统，常用于缓存、消息队列、会话存储等应用场景。Redis 在腾讯内部应用相当普遍，也是技术面试中常见的考题方向，你可能经常使用到 Redis服务，但往往都是使用get、set等命令，没有多想过这些命令是如何执行的？本文为你解答清楚。
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我一开始想这个问题的时候的答案是： 客户端发送命令给服务端， 服务端收到执行之后再处理将命令执行结果返回给客户端。那更细节的过程呢？
那么在了解一条Redis命令是如何执行之前，我们首先来看看Redis的架构。
Redis 的部署架构（宏观视角）
单机模式
基础部署形态，单节点运行，无高可用保障，适用于开发测试或非核心场景。
主从复制（Master-Slave）
数据从主节点同步至多个从节点，提供读写分离能力，增强读性能与数据冗余。
哨兵模式（Sentinel）
在主从复制基础上，引入监控节点自动故障转移，实现高可用（HA），当主节点故障时自动选举新主节点。
集群模式（Cluster）
分布式架构，数据分片存储在多个节点，支持自动故障转移与水平扩展，适用于海量数据与高并发场景。
Redis 的核心组件（微观视角）
事件驱动引擎
基于 I/O 多路复用（如 epoll）实现的高性能网络模型，单线程处理并发请求，避免线程切换开销。
命令处理层
解析客户端命令，执行对应操作逻辑（如 GET/SET/HSET），支持丰富的数据结构（String、Hash、List 等）。
内存管理系统
负责内存分配与回收，支持内存淘汰策略（如 LRU、LFU），优化内存使用效率。
持久化模块
- RDB（快照）：定期生成二进制快照文件，恢复速度快但可能丢失部分数据。
- AOF（日志）：追加写命令到日志文件，数据安全性高，支持重写机制压缩日志。
监控与统计系统
提供运行状态监控（如内存使用、QPS）、慢查询分析、性能指标采集等功能，辅助运维优化。
这些核心组件的作用：
架构层级 | 核心功能 | 关键技术特性 |
单机模式 | 基础运行单元 | 单线程内存操作 |
主从副本 | 数据冗余与读写分离 | 异步复制、PSYNC机制 |
哨兵集群 | 故障自动转移 | 监控选举、配置传播 |
分片集群 | 横向扩展数据存储 | 哈希槽分区、Gossip协议 |
主要的名词解释：
Redis客户端：与Redis服务器交互的程序或工具（如Jedis、Lettuce、redis-cli等）； 能够通过TCP协议连接Redis服务器（默认端口6379），使用RESP（Redis Serialization Protocol）协议通信，发送命令（如SET, GET）并接收响应。
事件驱动层：单线程Reactor模式（6.0后引入多线程IO）； 组成为：文件事件处理器：通过I/O多路复用（如epoll/kqueue）监听套接字；时间事件处理器：处理定时任务（如过期键清理）。
命令层：解析客户端请求（将RESP协议转换为内存数据结构）、校验命令合法性、执行命令逻辑（Get、Set等）。
内存分配/回收：使用jemalloc/tcmalloc代替系统malloc（减少碎片），内存淘汰策略（LRU/LFU/random/TTL等）。
RDB与AOF：Redis提供的持久化策略，以保证数据可靠性。
副本（Replaction）：Redis通过副本，实现【主-从】运行模式，是故障切换的基石，用于提高系统运行可靠性，支持读写分离、提高性能。
哨兵（Sentinel）：哨兵用于支持故障时，主从节点自动切换。哨兵为Redis高可用提高了保证。
集群（Cluster）：Redis基于数据分片，支持横向拓展的一种高性能模式。主节点负责数据存储，从节点作备份。
监控与统计：Redis提供监控信息和性能分析工具，包括内存使用（used_memory）、命令统计(commandstats)等。
核心模块：
在分析命令是如何执行之前，我们需要关注Redis最核心的模块-事件驱动， 事件驱动也是Redis高性能的基石。
1、Reactor模式实现
// 核心数据结构：aeEventLooptypedef struct aeEventLoop { int maxfd; // 最大文件描述符 aeFileEvent *events; // 注册的文件事件数组 aeTimeEvent *timeEventHead; // 时间事件链表 aeFiredEvent *fired; // 触发事件数组} aeEventLoop;2. 事件处理的三要素
1. 事件注册 → 2. 多路复用监听 → 3. 事件派发Redis注册的事件可以分为： 文件事件（fileEvent） 和 时间事件 （timeEvent）
| 事件类型 | 触发条件 | 处理函数示例 | 注册时机 |
| 文件事件 | 套接字可读/可写 | acceptTcpHandler | 服务启动/新建连接时 |
| 时间事件 | 定时或周期性任务 | serverCron（核心周期函数） | 服务初始化时 |
3、关键代码执行流
a. 新建连接事件在Redis启动时注册，当Redis收到新建连接请求后，会调用 acceptTcpHandler
void initServer(void) { if (createSocketAcceptHandler(&server.ipfd, acceptTcpHandler) != C_OK) { serverPanic("Unrecoverable error creating TCP socket accept handler."); }}b. 读事件处理函数 readQueryFromClient，在新建连接时注册。写事件处理函数 sendReplyToClient 在发送执行结果时注册。
// 读事件处理函数。新建连接时注册connSetReadHandler(conn, readQueryFromClient);// 写事件处理函数。单次事件循环，无法发完数据时注册connSetWriteHandler(c->conn, sendReplyToClient)c. 在Redis启动后，进入事件循环 aeMain
void aeMain(aeEventLoop *eventLoop) { eventLoop->stop = 0; while (!eventLoop->stop) { // 事件循环处理函数 // 关注读、写、时间事件 aeProcessEvents(eventLoop, AE_ALL_EVENTS| AE_CALL_BEFORE_SLEEP| AE_CALL_AFTER_SLEEP); }}d. 单次事件循环 aeProcessEvents 函数简化后，执行流程如下。
int aeProcessEvents(aeEventLoop *eventLoop, int flags){ int processed = 0, numevents; if (eventLoop->maxfd != -1 || ((flags & AE_TIME_EVENTS) && !(flags & AE_DONT_WAIT))) { // 事件触发前执行函数 beforeSleep if (eventLoop->beforesleep != NULL && flags & AE_CALL_BEFORE_SLEEP) eventLoop->beforesleep(eventLoop);
// 获取触发事件 numevents = aeApiPoll(eventLoop, tvp); // 事件触发后执行函数 afterSleep if (eventLoop->aftersleep != NULL && flags & AE_CALL_AFTER_SLEEP) eventLoop->aftersleep(eventLoop);
// 循环处理事件 for (j = 0; j < numevents; j++) { aeFileEvent *fe = &eventLoop->events[eventLoop->fired[j].fd]; // 执行读事件回调函数 rfileProc if (fe->mask & mask & AE_READABLE) fe->rfileProc(eventLoop,fd,fe->clientData,mask); // 执行写事件回调函数 wfileProc if (fe->mask & mask & AE_WRITABLE) fe->wfileProc(eventLoop,fd,fe->clientData,mask); } }
// 时间事件 if (flags & AE_TIME_EVENTS) processed += processTimeEvents(eventLoop); return processed;}// 其中 beforeSleep 函数。在每次事件触发前，会执行一些特定功能。补充：
beforeSleep核心作用：
- 将命令回复缓冲区数据写入客户端（handleClientsWithPendingWrites）。
- 集群模式下发送心跳包。
- Module系统的事件钩子执行。
serverCron时间事件：
- 每100ms执行一次（可配置）。
- 执行过期键清理、持久化触发、主从重连、集群故障检测等。
写事件注册策略：
- 延迟注册：默认不注册写事件，仅在输出缓冲区满时注册（installClientWriteHandler）。
- 一次性触发：发送完成后立即取消写事件监听，避免空转。
多线程IO扩展（Redis 6.0+）：
- 主线程：仍负责命令执行和事件调度。
- IO线程：在aftersleep阶段处理解析后的命令，通过postponeClientRead分流读操作。
了解了事件驱动后，我们现在来看，一条Redis命令是如何执行的。
我给出示意图，方便理解。
1、 建立连接阶段：
客户端发起请求，由 Redis 事件驱动模块 ae 接收。ae 是一个基于 IO 多路复用的 while 无限循环。ae 模块在接收连接请求后，会触发「新建连接事件」，由 「acceptTcpHandler」 函数执行。该函数负责接收连接、新建连接，以及初始化 client 数据结构。
// 核心代码路径aeMain() → aeProcessEvents() → acceptTcpHandler() → createClient() → connSetReadHandler(conn, readQueryFromClient)2. 读and解析 阶段：
Redis 收到命令后，触发 ae 模块「读事件」，进入「readQueryFromClient」执行流程。该流程判断是否启用 IO 多线程，选择以下两条分支之一。
若启用，则主线程将该连接客户端加入「clients_pending_read」读就绪队列，并将客户端 flag 标记为「CLIENT_PENDING_READ」，表示可读。下一次循环时，会将 clients_pending_read 队列分发给 IO 线程和主线程，执行读取请求、解析命令等操作。最终，由主线程执行命令。
若未启用，则主线程「独自」执行读取命令、解析命令、执行命令、发送结果等全部流程。
其中，解析命令流程，会解析客户端发来的请求字符串。具体为以下两个步骤。
找到命令对应的执行函数，放到 client->cmd->proc 中。
解析参数，放到 client->argv、client->argc 中。
Redis 所有命令的执行函数，保存在「redisCommandTable」中。SET 命令对应为「setCommand」。
struct redisCommand redisCommandTable[] = { ... {"set",setCommand,-3, "write use-memory @string", 0,NULL,1,1,1,0,0,0}, ...}前面我们提到，每次事件循环，Redis 会执行预处理函数「beforeSleep」，该函数内会将 clients_pending_read 读就绪队列进行分发。具体调用函数如下：
int handleClientsWithPendingReadsUsingThreads(void) { // 未开启 IO 线程，直接返回 if (!server.io_threads_active || !server.io_threads_do_reads) return 0; ... // 否则，分发「读」就绪队列到线程私有队列 io_threads_list[target_id] 中 while((ln = listNext(&li))) { client *c = listNodeValue(ln); int target_id = item_id % server.io_threads_num; listAddNodeTail(io_threads_list[target_id],c); item_id++; } ... // 主线程执行 io_threads_list[0] 任务 listRewind(io_threads_list[0],&li); while((ln = listNext(&li))) { client *c = listNodeValue(ln); readQueryFromClient(c->conn); } listEmpty(io_threads_list[0]); // 主线程等待其它 IO 线程执行任务 while(1) { unsigned long pending = 0; for (int j = 1; j < server.io_threads_num; j++) pending += getIOPendingCount(j); if (pending == 0) break; } while(listLength(server.clients_pending_read)) { ... // 主线程，执行命令（已读取完成，解析好的命令）。 if (processPendingCommandsAndResetClient(c) == C_ERR) { continue; } ... } return processed;}该函数遍历 clients_pending_read 「读」就绪队列，将「读」任务分发给 IO 线程和主线程的任务队列「io_threads_list」。收到任务后，IO线程和主线程进入「readQueryFromClient」执行流程。注意，本次执行 readQueryFromClient 前，client 状态已被设置为 「CLIENT_PENDING_READ」 ，所以执行时，client 不会再次加入任务队列，而是进入真正的执行流程。
3、 执行命令阶段
int processPendingCommandsAndResetClient(client *c)processPendingCommandsAndResetClient()├── processCommand() // 命令校验（权限/内存/集群等）├── call() // 执行命令前钩子（monitor/watch）├── c->cmd->proc(c) // 实际执行命令（如setCommand）├── propagate() // 主从复制/AOF传播└── addReply() // 响应处理其中，c->cmd->proc 用来执行真正的命令 setCommand。
执行完命令后，主线程进入最后一步「addReply」，调用 prepareClientToWrite，将执行结果，加入 「clients_pending_write」 写就绪队列中，等待返回客户端。
void addReply(client *c, robj *obj) { // 加入 clients_pending_write 写就绪队列 if (prepareClientToWrite(c) != C_OK) return; ...}在进入下一次事件循环时，beforeSleep 函数，将 clients_pending_write 写就绪队列，分发给 IO 线程和主线程。执行函数如下：
int handleClientsWithPendingWritesUsingThreads(void) { // 如果开启 IO 线程或者客户端连接很少 // 主线程直接同步发送结果 if (server.io_threads_num == 1 || stopThreadedIOIfNeeded()) { return handleClientsWithPendingWrites(); }
... // 否则，分发 clients_pending_write 给 IO 线程和主线程执行 while((ln = listNext(&li))) { int target_id = item_id % server.io_threads_num; // 添加到线程任务队列 listAddNodeTail(io_threads_list[target_id],c); item_id++; } ... // 主线程处理分配给自己的任务，这里是同步执行 listRewind(io_threads_list[0],&li); while((ln = listNext(&li))) { client *c = listNodeValue(ln); // 直接发送给客户端 writeToClient(c,0); }
// 等待 IO 线程执行完毕 while(1) { unsigned long pending = 0; for (int j = 1; j < server.io_threads_num; j++) pending += getIOPendingCount(j); if (pending == 0) break; } // 如果同步写数据，没有写完，则注册写事件 // 在下一次事件循环中触发 listRewind(server.clients_pending_write,&li); while((ln = listNext(&li))) { client *c = listNodeValue(ln); // 注册写事件 if (clientHasPendingReplies(c) && connSetWriteHandler(c->conn, sendReplyToClient) == AE_ERR) { freeClientAsync(c); } } listEmpty(server.clients_pending_write);}4、响应发送阶段
最终，IO 线程和主线程，通过 writeToClient 函数，将命令执行结果发送给客户端。
-End-
原创作者｜唐浩雲
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