这篇文章主要讲解了“怎么理解Redis中的epoll和文件事件”,文中的讲解内容简单清晰,易于学习与理解,下面请大家跟着小编的思路慢慢深入,一起来研究和学习“怎么理解Redis中的epoll和文件事件”吧!
事件驱动
Redis 服务器是事件驱动程序,分为文件事件
和时间事件
文件事件:socket 的可读可写事件
定时任务
它们都被封装到aeEventLoop
结构体中
typedef struct aeEventLoop {
int stop; // 标识事件是否结束
aeFileEvent *events; // 文件事件数组,存储已注册的文件事件
aeFireEvent *fired; // 存储被触发的文件事件
aeTimeEvent *timteEventHead; // 多个时间事件形成的链表
void *apidata; // I/O模型的封装
aeBeforeSleepProc *beforesleep; // 进程阻塞前执行
aeBeforeSleepProc *aftersleep; // 进程被唤醒后执行
} aeEventLoop;
事件驱动程序实际上也是通过while/for
循环,循环等待事件的发生
while (! eventLoop->stop) {
if (eventLoop->beforesleep != NULL)
eventLoop->beforesleep(eventLoop)
aeProcessEvents(eventLoop, AE_ALL_EVENTS|AE_CALL_AFTER_SLEEP);
}
aeProcessEvents
为事件处理主函数
epoll
Redis 客户端通过 TCP socket 与服务端交互,文件事件指的就是 socket 的可读可写事件。一般使用非阻塞模式,相关的 I/O 多路复用有select/epoll/kqueue
等,不同的操作系统不同的实现。
以epoll
为例,它是 Linux 内核为处理大量并发网络连接而提出解决方案。epoll
提供3个 API
epoll_create 创建一个 epoll 专用的文件描述符,用于后续 epoll 相关 API 调用
int epoll_create(int size)
// size 告知内核程序期望注册的网络连接数目,Linux 2.6.8后改为内核动态分配
// 返回参数是 epoll 专用的文件描述符
epoll_ctl 函数向 epoll 注册、修改或删除需要监控的事件
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)
// epfd 函数 epoll_create 返回的 epoll 文件描述符
// op 操作类型 EPOLL_CTL_ADD:注册事件; EPOLL_CTL_MOD:修改网络连接事件; EPOLL_CTL_DEL:删除事件
// fd 网络连接的 socket 文件描述符
// event 需要监控的事件
epoll_wait 函数会会阻塞进程,直到监控的若干网络连接有事件发生
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *event, int maxevents, int timeout)
// epfd 函数epoll_create返回的epoll文件描述符
// epoll_event 作为输出参数使用,用于回传已触发的事件数组
// maxevents 每次能处理的最大事件数目
// timeout epoll_wait 函数阻塞超时时间,如果超过 timeout 时间还没有事件发生,函数就不再阻塞直接返回;当 timeout 等于0是函数立即返回,timeout 等于-1时函数一直阻塞到有事件发生
文件事件
Reids 没有直接使用 epoll 的 API,而是同时支持4种I/O多路复用模型,对这些模型的 API 进行了封装。然后在编译阶段检查操作系统支持的I/O多路复用模型,并按照策略来决定复用那张模型。
还是以 epoll 为例,Redis 进行了如下封装
// 对应 epoll_create
static int aeApiCreate(aeEventLoop *eventLoop)
// 对应 epoll_ctl 添加事件
static int aeApiAddEvent(aeEventLoop *eventLoop, int fd, int mask)
// 对应 epoll_ctl 删除事件
static int aeApiDelEvent(aeEventLoop *eventLoop, int fd, int delmask)
// 对应 epoll_wait
static int aeApiPool(aeEventLoop *eventLoop, struct timeval *tvp)
回忆一下上面提到的eventLoop
结构体,其成员 apidata 指向4种I/O多路复用模型对象;events 存储需要监控的事件数组,以 socket 文件描述符作为数组索引存取元素;fired 存储已触发的事件数组。
文件事件的结构体定义如下:
typedef struct aeFileEvent {
int mask; // 文件事件类型 AE_READABLE 可读事件;AE_WRITEABLE 可写事件
aeFileProc *rfileProc; // 读事件处理函数指针
aeFileProc *wfileProc; // 写事件处理函数指针
void *clientData; // 指向对应的客户端对象
} aeFileEvent;
看一下创建文件事件 aeCreateFileEvent 的实现
int aeCreateFileEvent (aeEventLoop *eventLoop, int fd, int mask, aeFileProc *proc, void *clientData) {
aeFileEvent *fe = &eventLoop->evnts[fd];
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;
return AE_OK;
}
Redis 服务器会通过创建各类文件事件来处理事务,比如:
启动时创建 socket 并监听,等待客户端连接
aeCreateFileEvent(server.el, server.ipfd[j], AE_READABLE, acceptTcpHandler, NULL);
客户端与服务器建立 socket 连接之后,服务器会等待客户端的命令请求
aeCreateFileEvent(server.el, fd, AE_READABLLE, readQueryFromClient, c);
服务器处理完客户端的命令请求之后,命令回复会暂时缓存在client结构体的buf缓冲区,待客户端文件描述符的可写事件发生时,才会真正往客户端发送命令回复
aeCreateFileEvent(server.el, c->fd, AE_READABLLE, sendReplyToClient, c);
Redis 所有事件的执行都是通过aeProcessEvents
函数来控制。在其中,执行文件事件会出现阻塞情况(epoll_wait),如果阻塞事件太长了,会妨碍到时间事件(定时)的执行,为避免出现这种情况,在实现文件事件时传入的等待时间,是计算最早发生的时间事件得到的
int aeProcessEvents(aeEventLoop *eventLoop, int flags) {
shortest = aeSearchNearestTimer(eventLoop);
long long ms = (shortest->when_sec - now_sec) * 1000 + \
shortest->when_ms - now_ms;
// 阻塞事件发生
numevents = aeApiPoll(eventLoop, ms);
for (j=0; j < numevents; j++) {
aeFileEvent *fe = &eventLoop->events[eventLoop->fired[j]].fd];
// 处理文件事件,即根据类型执行rfileProc或wfileProc
}
// 处理时间事件
processed += processTimeEvents(eventLoop);
}
总结
现在我们来整体看一下 Redis 服务器相应命令的流程
aeMain 函数通过调用 aeProcessEvents 函数来进行文件事件和时间事件的调度和执行。aeEventLoop 中记录了事件相关的信息。首先通过 aeSearchNearestTimer 函数获取最短的时间事件的执行时间间隔n,然后调用 aeApiPoll 函数获取监听到的套接字,最后执行与套接字向对应的事件处理函数 rfileProc 和 wfileProc,最后再执行时间事件函数 processTimeEvents。
一次完整的客户端与服务端连接事件:
器监听套件字的 AE_READABLE 事件,当客户端发送连接请求产生 AE_READABLE 事件,服务端会对客户端的连接请求进行应答,将客户端套接字的 AE_READABLE 事件与命令请求处理函数(aeFileProc),客户端可以向服务端发送命令请求了
端向服务端发送一个命令请求,客户端套接字将产生 AE_READABLE 事件,引发命令处理器去执行,执行命令将产生相应的命令回复,服务端将客户端套接字的 AE_WRITABLE 事件与命令回复处理函数(aeFileProc)关联
端尝试读取命令回复时,客户端套接字将产生 AE_WRITABLE 事件,触发命令回复处理器执行,当命令回复处理器将命令回复全部写入套接字之后,服务器就会接触客户端套接字的 AE_WRITABLE 事件与命令回复处理函数(aeFileProc)之间的关联
感谢各位的阅读,以上就是“怎么理解Redis中的epoll和文件事件”的内容了,经过本文的学习后,相信大家对怎么理解Redis中的epoll和文件事件这一问题有了更深刻的体会,具体使用情况还需要大家实践验证。这里是亿速云,小编将为大家推送更多相关知识点的文章,欢迎关注!