- 文件事件(File event)
- 时间事件(Time event)
文件事件是对相关的 fd 相关操作的封装，时间事件则是对定时任务相关操作的封装。Redis server通过文件事件来进行外部请求的处理与操作，通过时间事件来对系统内部产生的定时任务进行处理。(本文重点讲解文件事件相关的操作流程以及原理)
文中探讨的原理及源码基于Redis官方 v7.0 版本
Redis事件驱动的相关源码
在Redis源码中，涉及事件驱动相关的源码文件主要有以下几个(以ae作为文件名称前缀)：
src
├── ae.c
├── ae.h
├── ae_epoll.c
├── ae_evport.c
├── ae_kqueue.c
└── ae_select.c- ae.c 文件事件驱动/时间事件驱动的核心处理逻辑
- ae.h文件事件驱动/时间事件驱动结构体、方法签名的定义
- ae_epoll.c linux os 文件事件驱动涉及的i/o多路复用实现
- ae_evport.c sun os 文件事件驱动涉及的i/o多路复用实现
- ae_kqueue.c mac/BSD os 文件事件驱动涉及的os i/o多路复用实现
- ae_select.c 其他 os 文件事件驱动涉及的i/o多路复用实现(或者说是通用型的，包括Windows)
根据源码中注释(ae.c)可知 ae 的含义为 A simple event-driven。
一个简单的事件驱动编程库。最初我(作者:antirez)为Jim的事件循环（Jim是Tcl解释器）编写了这段代码，但后来将其转化为库形式以便于重用。
多种i/o多路复用方法的选择
在Redis源码中存在多种i/o多路复用实现方式，如何选择使用哪种i/o多路复用实现呢？源码编译时选择不同的实现方式，即：Redis源码编译成二进制文件的时候来选择对应的实现方式，在源码可以看到蛛丝马迹。
代码文件: ae.c
#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从上面代码可知，在编译源码的预处理阶段，根据不同的编译条件(#ifdef/#else/#endif)来判断对应的宏是否定义(#define定义的常量)来加载实现逻辑。以epoll为例，若定义了 HAVE_EPOLL 宏，则加载 "ae_epoll.c" 文件。宏 "HAVE_EVPORT/HAVE_EPOLL/HAVE_KQUEUE" 分别对应不同的系统(或者说是对应的编译器)。
代码文件: config.h
#ifdef __sun
#include
#ifdef _DTRACE_VERSION
#define HAVE_EVPORT 1
#define HAVE_PSINFO 1
#endif
#endif
#ifdef __linux__
#define HAVE_EPOLL 1
#endif
#if (defined(__APPLE__) && defined(MAC_OS_X_VERSION_10_6)) || defined(__FreeBSD__) || defined(__OpenBSD__) || defined (__NetBSD__)
#define HAVE_KQUEUE 1
#endif 假设，当前是linux系统，那么 宏__linux__ 又是从哪里来的呢？Linux环境下主要用gcc编译，借助 gcc -dM -E - < /dev/null 命令从获得相应的变量中可以看到其定义。
root@ivansli ~# gcc -dM -E - < /dev/null | grep __linux
#define __linux 1
#define __linux__ 1即：Redis源码会根据编译器来判断应该把源码编译成对应平台(或者是通用平台，性能会有所下降)运行的二进制可执行程序。
核心结构体 aeEventLoop
aeEventLoop 结构体如下所示：
typedefstruct aeEventLoop {
int maxfd;
int setsize;
longlong timeEventNextId;
aeFileEvent *events;
aeFiredEvent *fired;
aeTimeEvent *timeEventHead;
int stop;
void *apidata;
aeBeforeSleepProc *beforesleep;
aeBeforeSleepProc *aftersleep;
int flags;
} aeEventLoop;aeEventLoop 结构体核心字段以及相关交互如下图所示：
- setsize 文件事件数组大小，等于 server.maxclients+CONFIG_FDSET_INCR
- events 文件事件数组，大小等于setsize
- fired 文件事件就绪的fd数组，大小等于setsize
- timeEventHead 时间事件数组，双向链表
- apidata 这用于获取特定的API数据，指向 aeApiState结构体，不同的i/o多路复用实现包含不同的字段。
// ae_epoll.c
typedefstruct aeApiState {
int epfd;
struct epoll_event *events;
} aeApiState;
// ae_kqueue.c
typedefstruct aeApiState {
int kqfd;
struct kevent *events;
char *eventsMask;
} aeApiState;
// ae_evport.c
typedefstruct aeApiState {
int portfd;
uint_t npending;
int pending_fds[MAX_EVENT_BATCHSZ];
int pending_masks[MAX_EVENT_BATCHSZ];
} aeApiState;
// ae_select.c
typedefstruct aeApiState {
fd_set rfds, wfds;
fd_set _rfds, _wfds;
} aeApiState;aeEventLoop 相关操作方法签名如下所示(文件ae.h)：
aeEventLoop *aeCreateEventLoop(int setsize);
void aeDeleteEventLoop(aeEventLoop *eventLoop);
void aeStop(aeEventLoop *eventLoop);
int aeCreateFileEvent(aeEventLoop *eventLoop, int fd, int mask, aeFileProc *proc, void *clientData);
void aeDeleteFileEvent(aeEventLoop *eventLoop, int fd, int mask);
int aeGetFileEvents(aeEventLoop *eventLoop, int fd);
void *aeGetFileClientData(aeEventLoop *eventLoop, int fd);
long long aeCreateTimeEvent(aeEventLoop *eventLoop, long long milliseconds,
aeTimeProc *proc, void *clientData, aeEventFinalizerProc *finalizerProc);
int aeDeleteTimeEvent(aeEventLoop *eventLoop, long long id);
int aeProcessEvents(aeEventLoop *eventLoop, int flags);
int aeWait(int fd, int mask, long long milliseconds);
void aeMain(aeEventLoop *eventLoop);
char *aeGetApiName(void);
void aeSetBeforeSleepProc(aeEventLoop *eventLoop, aeBeforeSleepProc *beforesleep);
void aeSetAfterSleepProc(aeEventLoop *eventLoop, aeBeforeSleepProc *aftersleep);
int aeGetSetSize(aeEventLoop *eventLoop);
int aeResizeSetSize(aeEventLoop *eventLoop, int setsize);
void aeSetDontWait(aeEventLoop *eventLoop, int noWait);aeEventLoop事件处理核心方法 | 用途 | 调用i/o多路复用方法 | epoll为例,调用方法 |
aeCreateEventLoop | 创建并初始化事件循环 | aeApiCreate | epoll_create() 默认水平触发 |
aeDeleteEventLoop | 删除事件循环 | aeApiFree | - |
aeCreateFileEvent | 创建文件事件 | aeApiAddEvent | epoll_ctl() EPOLL_CTL_ADD EPOLL_CTL_MOD |
aeDeleteFileEvent | 删除文件事件 | aeApiDelEvent | epoll_ctl() EPOLL_CTL_MOD EPOLL_CTL_DEL |
aeProcessEvents | 处理文件事件 | aeApiPoll | epoll_wait() |
aeGetApiName | 获取i/o多路复用的实现名称 | aeApiName | - |
基于epoll的i/o多路复用
客户端与服务端的连接建立过程，如下图所示：
TCP三次握手时，Linux内核会维护两个队列：
- 半连接队列，被称为SYN队列
- 全连接队列，被称为 accept队列
epoll相关处理方法与逻辑如下图所示：
基于epoll的i/o多路复用伪代码框架：
int main(){
lfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); // 创建socket
bind(lfd, ...); // 绑定IP地址与端口
listen(lfd, ...); // 监听
// 创建epoll对象
efd = epoll_create(...);
// 把 listen socket 的事件管理起来
epoll_ctl(efd, EPOLL_CTL_ADD, lfd, ...);
//事件循环
for (;;) {
size_t nready = epoll_wait(efd, ep, ...);
for (int i = 0; i < nready; ++i){
if(ep[i].data.fd == lfd){
fd = accept(listenfd, ...); //lfd上发生事件表示都连接到达，accept接收它
epoll_ctl(efd, EPOLL_CTL_ADD, fd, ...);
}else{
//其它socket发生的事件都是读写请求、或者关闭连接
...
}
}
}
}从上可知，Redis作为Server服务端在启动之后随时随刻监听着相关事件的发生。以linux为例，其处理过程与基于epoll的i/o多路复用伪代码框架基本相似，Redis源码中更多的是通过封装使其得到一个方便使用的库，库的底层包含了多种i/o多路复用实现方式。
aeEventLoop 的执行过程
以epoll为例，简化版的Redis事件驱动交互过程。
图中仅列出了核心方法，如有错误欢迎指正
Red括： 针对不同的 fd 注册 AE_READABLE/AE_WRITABLE 类型的回调方法，同时把 fd 添加到 epoll 中。当 fd 关心的事件触发之后，执行对应回调方法（主要针对 可读/可写/时间事件 3种类型的事件进行处理）。Redis 中 epoll 使用的触发方式为 LT 水平触发，意味着数据一次性没有处理完，下次 epoll_wait() 方法还会返回对应fd，直到处理完毕，对于客户端一次性发起批量处理多条命令的操作非常有益，减少对其他指令的阻塞时间。
