深入解析Redis中的事件

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：Redis服务器通过套接字与客户端进行连接，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。                                                                                                                                                                                                         	□ 时间事件：服务器的一些操作需要在给定的时间点执行，而时间事件就是对这类定时操作的抽象。

1.文件事件

Redis棘突Reactor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：                                              	□文件事件处理器使用IO多路复用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为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、读取、写入、关闭等操作时，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IO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. 文件事件处理器的构成：

   1、文件事件是对套接字操作的抽象，因为一个服务器会连接多个套接字，所以多个文件事件有可能会并发地出现。 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。
   2、尽管多个文件事件可能会并发地出现，但IO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，然后通过这个队列，以有序、同步、每次一个套接字的方式向文件事件分派器传送套接字。当上一个套接字产生的事件被处理完毕后，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IO多路复用程序传来的套接字，并根据产生的事件的类型，调用相应的事件处理器。 服务器会为执行不同任务的套接字关联不同的事件处理器，这些处理器是一个个函数，它们定义了某个事件发生时，服务器应该执行的操作。

2. IO多路复用程序的实现：
   1、Redis的IO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IO多路复用函数库来实现的，每个函数库在Redis源码中都对应一个单独的文件。因为Redis为每个IO多路复用函数库都实现了相同的API，所以底层实现是可以互换的。
   2、Redis在IO多路复用程序的实现源码中用#include宏定义相应的规则，程序会在编译时自动选择系统中性能最高的IO多路复用函数库来作为Redis的底层实现。

3. 事件的类型：
   1、IO多路复用程序可以监听多个套接字的READABLE和WRITABLE事件，这2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close操作)，或者有新的可应答套接字出现时(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_WRITAVLE事件。
   2、IO多路复用程序允许服务器同时监听套接字的可读可写事件，如果一个套接字同时产生了这两种事件，那么文件事件分派器会优先处理AE_READABLE事件。即先读后写。

4. 文件事件的处理器：
   1、连接应答处理器：
   acceptTcpHandler函数是连接应答处理器，用于对连接服务器监听套接字的客户端进行应答。
   当服务器进行初始化时，程序会将这个连接应答处理器和服务器监听套接字的AE_READABLE事件关联起来，当有connect函数连接服务器监听套接字的时候，套接字就会产生READABLE事件，引发连接应答处理器执行，并执行相应的套接字应答操作。
   2、命令请求处理器：
   readQueryFromClient函数是Redis的命令请求处理器，这个处理器负责从套接字中读入客户端发送的命令请求内容。
   当一个客户端通过连接应答处理器成功连接到服务器后，服务器会将客户端套接字的READABLE事件和命令请求处理器关联起来，当客户端向服务器发送请求时，套接字就会产生READABLE事件，引发命令请求处理器执行，并执行相应的套接字读入操作。
   3、命令回复处理器：
   sendReplyToClient函数是Redis的命令回复处理器，负责将服务器执行命令后得到的命令回复通过套接字返回给客户端。
   当服务器有命令回复需要传送给客户端的时候，服务器会将WRITABLE事件和命令回复处理器关联器关联起来，当客户端准备好接收服务器传回的命令回复时，就会产生WRITABLE事件，引发命令回复处理器执行，并执行相应的套接字写入操作。

2.时间事件

Redis的时间事件分为以下两类：定时事件：让一段程序在指定的时间之后执行一次。周期性事件：让一段程序每隔指定时间就执行一次。

一个时间事件主要由以下3个属性组成：id：服务器为时间事件创建的全局唯一ID。ID号按从小到大的顺序递增，新事件的ID号比旧事件的ID号要大。when：毫秒精度的UNIX时间戳，记录了时间事件的到达时间。 timeProc：时间事件处理器，一个函数，当时间事件到达时，服务器就会调用相应的处理器来处理事件。           一个事件时定时事件还是周期性事件取决于时间事件处理器的返回值。

如果事件处理器返回NOMORE,那么这个事件为定时事件：该事件在达到一次后就会被删除。

如果事件处理器返回一个非NOMORE的整数值，那么这个事件为周期性事件。当一个时间事件到达后，服务器会根据事件处理器返回的值，对时间事件的when属性进行更新，让这个事件在一段时间后再次到达，并以这种方式一直更新并运行下去。 目前版本Redis只使用周期性事件，而没有定时事件。

1. 实现：
   1、服务器将所有时间事件都放在一个无序链表中，每当时间事件执行器运行时，它就遍历整个链表，查找所有已到达的时间事件，并调用相应的事件处理器。
   2、保存时间事件的链表为无序链表，指的不是链表不按ID排序，而是说，该链表不按when属性的大小排序。正因为链表没有按when属性进行排序，所以当时间事件执行器运行的时候，它必须遍历链表中的所有，才能确保服务器中所有已到达的时间事件都会被处理。
   3.无序链表并不影响时间事件处理器的性能，正常模式下只使用serverCron一个时间事件。
2. 时间事件应用实例：serverCron函数
   1、持续运行的Redis服务器需要定期对自身的资源和状态进行检查和调整，从而确保服务器可以长期、稳定地运行，这些定期操作由serverCron函数负责执行，它的工作包括：
   □更新服务器的各类统计信息，比如时间、内存占用、数据库占用情况等。
   □清理数据库中的过期键值对。
   □关闭和清理连接失效的客户端。
   □尝试进行AOF和RDB持久化操作。
   □如果服务器是主服务器，那么对从服务器进行定期同步。
   □如果处于集群模式，对集群进行定期同步和连接测试。

3.事件的调度与执行

事件的调度和执行由aeProcessEvents函数负责。

1. 以下是事件的调度和执行规则:
   1、aeApiPoll函数的最大阻塞时间由到达时间最接近当前时间的时间事件决定，这个方法既可以避免服务器对时间事件进行频繁的轮询，也可以确保不会阻塞过长时间。
   2、因为文件事件时随机出现的，如果等待并处理完一次文件事件后，仍未有任何时间事件到达，那么服务器将再次等待并处理文件事件。随着文件事件的不断执行，时间会逐渐向时间事件所设置的到达时间逼近，并最终来到到达时间。这时服务器就可以开始处理到达的时间事件了。
   3、对文件事件和时间事件的处理都是同步、有序、原子执行的，服务器不会中途中断事件处理，也不会对事件进行抢占。因此，它们都会尽可能减少程序的阻塞时间，并在有需要时主动让出执行权，从而降低饥饿的可能性。
   4、因为时间事件在文件事件之后执行，并且事件之间不会出现抢占，所以时间事件的实际处理事件，通常会比设定的到达时间稍晚一些。

4.重点回顾

1. Redis服务器时一个事件驱动程序，服务器处理的事件分为时间事件和文件事件两类。
2. 文件事件处理器是基于Reactor模式实现的网络通信程序。
3. 文件事件时对套接字操作的抽象：每次套接字变为可应答、可写或可读时，相应的文件产生
4. 文件事件分为AE_READABLE和AE_WEITABLE事件两类。
5. 时间事件分为定时事件和周期性事件：定时事件只在指定的时间到达一次，而周期性事件则每隔一段时间到达一次。
6. 服务器在一般情况下只执行serverCron函数一个时间事件，并且这个事件时周期性事件。
7. 文件事件和时间事件之间是合作关系，服务器会轮流处理这两种事件，并且过程中也不会进行抢占
8. 时间事件的实际处理过程通常会比设定的到达时间晚一些。