Redis源码漂流记（二）-搭建Redis调试环境

一、目标

搭建Redis调试环境
简要理解Redis命令运转流程

二、前提

1、有一些c知识简单基础（变量命名、常用数据类型、指针等）

可以参考这篇简单入门C语言入门教程，
或者B站搜索C语言相关教材（播放量最高的几个均可）。

/*引入头文件，类似java和go中的import包,C#中的using命名空间*/
#include<stdio.h>                 
int main(void)                  /*一个简单的C程序*/
{
    int number;            /*定义个名字叫做number的变量*/
    number=2022;                /*给number赋一个值*/
    printf("This year is %d\n",number); /*调用printf()函数*/
    int intsize = sizeof(int);
    /*输出：int sizeof is 4 bytes*/
    printf("int sizeof is %d bytes\n",intsize);
    return 0;
}

/*Redis State of an event based program */
typedef struct aeEventLoop {
/* highest file descriptor currently registered */
    int maxfd;  
     /* max number of file descriptors tracked */
    int setsize;
    long long timeEventNextId;
    aeFileEvent *events; /* Registered events */
    aeFiredEvent *fired; /* Fired events */
    aeTimeEvent *timeEventHead;
    int stop;
    /* This is used for polling API specific data */
    void *apidata; 
    aeBeforeSleepProc *beforesleep;
    aeBeforeSleepProc *aftersleep;
    int flags;
} aeEventLoop;

基本数据类型

2、了解Redis的基本使用

如 set/get等即可。

3、本地搭建过Ubautu虚拟机或者直接有服务器。

考虑到redis一般安装到linux环境中，所以采取Ubantu进行调试。

“

windows下需要下载redis-windows版本的源码，IDE采用使用Clion搭建redis debug环境或Using GCC with MinGW

”

三、搭建IDE环境

1、安装vscode

2、安装vscode c++扩展

C/C++：提供C/C++支持
Code Runner：提供编译后程序的运行环境
C/C++ Snippets：提供一些常用的C/C++片段，如for(;;){},安装后写代码方便(tip.如果想要添加自己写的代码段可以点左下角齿轮->用户代码片段)
EPITECH C/C++ Headers ：为C/C++文件添加头部(包括作者、创建和修改日期等),并为.h头文件添加防重复的宏
Include Autocomplete：头文件自动补全

3、安装 gcc/gdb

先尝试下面命令安装

sudo apt-get update
sudo apt-get install build-essential gdb

如果不行就尝试下面的。

sudo apt-get install aptitude
sudo aptitude install gcc g++

如果存在依赖性报错安装失败，对建议的方案，第一个no,第二个yes.
检测是否安装成功

gcc -v
g++ -v
gdb -v
make -v

四、检测c文件运行和调试

创建一个目录,用于存放演示文件

mkdir MyCode/src
cd MyCode/src

创建hello.c文件

#include <stdio.h>
int main()
{
    puts("HelloC");
    return 0;
}

运行:按CodeRunner快捷键【Ctrl+Alt+N】运行代码：

[Running] cd "/home/fcw/MyCode/src/main/" && gcc hello.c -o hello && "/home/fcw/MyCode/src/main/"hello
HelloC

调试： Run-->Start Debugging或 F5调试

选择环境

选择配置

五、下载和编译Redis

1.下载redis源码

// 创建redis目录
mkdir MyCode/redis
cd MyCode/redis
// 下载redis
wget http://download.redis.io/releases/redis-6.2.7.tar.gz

// 解压
tar xzf redis-6.2.7.tar.gz
cd redis-6.2.7/

2、编译Redis

编辑Makefile
（这里也可以打开vsCode编辑复制）

vim src/Makefile

更新 makefile 下面对应的编译项内容，修改该项的主要目的是为了防止编译优化.

“

O0 -->> O1 -->> O2 -->> O3 (少优化->多优化),
-O0表⽰没有优化,-O1为缺省值，-O3优化级别最⾼

”

# --------------------
# OPTIMIZATION?=-O2
OPTIMIZATION?=-O0
# REDIS_LD=$(QUIET_LINK)$(CC) $(FINAL_LDFLAGS)
REDIS_LD=$(QUIET_LINK)$(CC) $(FINAL_LDFLAGS) $(OPTIMIZATION)
# --------------------

更新前：

更新后

编译redis

make clean; make

Makefile和Make简要说明：

“

需要运行/调试多文件时，Makefile可以设置你想要的编译规则，你想要编译哪些文件，哪些文件不需要编译等等都可以体现在Makefile中，而且支持多线程并发操作，可以减少编译的时间。

”

“

make是用来执行Makefile的，make根据Makefile中写的内容进行编译和链接，make更像是一个批处理的工具，可以批处理源文件，只要执行一条make命令，就可以实现自动编译。当我们编译整个项目工程的时候，make只会编译我们修改过的文件，没有修改过的就不用重新编译，使用make+Makefile极大的提高了我们的工作效率。

”

“

cmake可以生成Makefile文件，支持生成不同平台的Makefile。cmake根据一个叫CMakeLists.txt（手写）的文件生成Makefile。

”

3、配置launch.json

launch.json

随便选中一个c文件。点调试（F5），会提示添加配置。

{
    "configurations": [
        {
            "name": "(gdb) 启动",
            "type": "cppdbg",
            "request": "launch",
            "program": "${workspaceFolder}/src/redis-server",
            "args": [ "${workspaceFolder}/redis.conf"],
            "stopAtEntry": false,
            "cwd": "${fileDirname}",
            "environment": [],
            "externalConsole": false,
            "MIMode": "gdb",
            "setupCommands": [
                {
                    "description": "为 gdb 启用整齐打印",
                    "text": "-enable-pretty-printing",
                    "ignoreFailures": true
                },
                {
                    "description":  "将反汇编风格设置为 Intel",
                    "text": "-gdb-set disassembly-flavor intel",
                    "ignoreFailures": true
                }
            ]
        }      
    ]
}

六、调试Redis源码-初探

通过Readme.md可以看到相关文件的简介，例server.c文件

server.c
---

This is the entry point of the Redis server, where the `main()` function
is defined. The following are the most important steps in order to startup
the Redis server.

* `initServerConfig()` sets up the default values of the `server` structure.
* `initServer()` allocates the data structures needed to operate, setup the listening socket, and so forth.
* `aeMain()` starts the event loop which listens for new connections.

There are two special functions called periodically by the event loop:

1. `serverCron()` is called periodically (according to `server.hz` frequency), and performs tasks that must be performed from time to time, like checking for timed out clients.
2. `beforeSleep()` is called every time the event loop fired, Redis served a few requests, and is returning back into the event loop.

Inside server.c you can find code that handles other vital things of the Redis server:

* `call()` is used in order to call a given command in the context of a given client.
* `activeExpireCycle()` handles eviction of keys with a time to live set via the `EXPIRE` command.
* `performEvictions()` is called when a new write command should be performed but Redis is out of memory according to the `maxmemory` directive.
* The global variable `redisCommandTable` defines all the Redis commands, specifying the name of the command, the function implementing the command, the number of arguments required, and other properties of each command.

找到 server.c, main 这是总入口

int main(int argc, char **argv)

aeMain(server.el);//这里面是一个事件循环监听
aeDeleteEventLoop(server.el);

这里接收tcp或socket连接，然后将event及handler放入事件池/bus中。

/* Create an event handler for accepting new connections in TCP or TLS domain sockets.
 * This works atomically for all socket fds */
int createSocketAcceptHandler(socketFds *sfd, aeFileProc *accept_handler) {
    int j;

    for (j = 0; j < sfd->count; j++) {
        if (aeCreateFileEvent(server.el, sfd->fd[j], AE_READABLE, accept_handler,NULL) == AE_ERR) {
            /* Rollback */
            for (j = j-1; j >= 0; j--) aeDeleteFileEvent(server.el, sfd->fd[j], AE_READABLE);
            return C_ERR;
        }
    }
    return C_OK;
}

另起一个终端，运行redis-cli,会链接到redis-server，从而调试redis相关源码。

cd MyCode/redis/redis-6.2.7/
./src/redis-cli

找到ae.c,这里是一个while循环监控命令，用于监听新函数的事件循环处理(server.c的main函数会调用这里)。

void aeMain(aeEventLoop *eventLoop) {
    eventLoop->stop = 0;
    while (!eventLoop->stop) {
        aeProcessEvents(eventLoop, AE_ALL_EVENTS|
                                   AE_CALL_BEFORE_SLEEP|
                                   AE_CALL_AFTER_SLEEP);
    }
}
int aeProcessEvents(aeEventLoop *eventLoop, int flags)

找到connection.c

static void connSocketEventHandler(struct aeEventLoop *el, int fd, void *clientData, int mask)

找到connhelper.c

static inline int callHandler(connection *conn, ConnectionCallbackFunc handler) {
    connIncrRefs(conn);
    if (handler) handler(conn);
    connDecrRefs(conn);
    if (conn->flags & CONN_FLAG_CLOSE_SCHEDULED) {
        if (!connHasRefs(conn)) connClose(conn);
        return 0;
    }
    return 1;

找到networking.c 在 processInputBuffer和processCommandAndResetClient 处打断点

int processCommandAndResetClient(client *c) {
    int deadclient = 0;
    client *old_client = server.current_client;
    server.current_client = c;
    if (processCommand(c) == C_OK) {
        commandProcessed(c);
    }

找到server.c,在 processCommand和call等处打断点

处理命令的总入口。

int processCommand(client *c)

经过了moduleCallCommandFilters、检查是否是quit、lookupCommand、authRequired、ACLCheckAllPerm、cluster_enabled、server.maxmemory、writeCommandsDeniedByDiskError、rejectCommand、blockClient等一系列安全检查逻辑后，来到了执行命令的地方

  c->cmd = c->lastcmd = lookupCommand(c->argv[0]->ptr);
  ...
  ...
    /* Exec the command */
    if (c->flags & CLIENT_MULTI &&
        c->cmd->proc != execCommand && c->cmd->proc != discardCommand &&
        c->cmd->proc != multiCommand && c->cmd->proc != watchCommand &&
        c->cmd->proc != resetCommand)
    {
        queueMultiCommand(c);
        addReply(c,shared.queued);
    } else {
        call(c,CMD_CALL_FULL);
        c->woff = server.master_repl_offset;
        if (listLength(server.ready_keys))
            handleClientsBlockedOnKeys();
    }

void call(client *c, int flags) 
...
server.in_nested_call++;
c->cmd->proc(c);
server.in_nested_call--;

找到t_string.c

setCommand

处理命令的堆栈信息如下：

此后将结果写回到客户端

int writeToClient(client *c, int handler_installed) {
    /* Update total number of writes on server */
    atomicIncr(server.stat_total_writes_processed, 1);

返回结果的堆栈信息如下：

从上面的调试以及堆栈信息可以看出，处理结果和将结果写回到客户端是在两个事件中处理的。

总结redis服务端整个程序流程图如下：

七、环境问题解决

gcc : 依赖: gcc-7(>= 7.3.0-12~) 但是它将不会被安装

sudo apt-get install gcc
出现如下错误:
正在读取软件包列表… 完成
正在分析软件包的依赖关系树
正在读取状态信息… 完成
有一些软件包无法被安装。如果您用的是 unstable 发行版，这也许是
因为系统无法达到您要求的状态造成的。该版本中可能会有一些您需要的软件
包尚未被创建或是它们已被从新到(Incoming)目录移出。
下列信息可能会对解决问题有所帮助：
下列软件包有未满足的依赖关系：
gcc : 依赖: gcc-7(>= 7.3.0-12~) 但是它将不会被安装
E: 无法修正错误，因为您要求某些软件包保持现状，就是它们破坏了软件包间的依赖关系。

使用aptitude包依赖管理工具代替apt来处理，aptitude软件包管理工具在解决依赖性问题上更有优势，具体使用方法如下：
sudo apt-get install aptitude
sudo aptitude install gcc g++
终端中输入后会提示aptitude给出的解决方案，可以选择no,
会继续提供下一个解决方案，但前面的方案会是忽略掉依赖冲突，所以想要彻底解决的话可以跳过前面的几种方案，然后再yes解决。（个人第一次No，第二次Yes）
https://blog.csdn.net/zhutingting0428/article/details/51120949

linux ubuntu gcc编译 fatal error: bits/libc-header-start.h 错误解决

apt-get install gcc-multilib

“

其实主要是gcc安装环境没有安装完善Multilib，顾名思义，就是多重的。
用它完全可以替代原来单一的lib。
这样就既能产生32位的代码，又能生成64位的。比如：64bit机器，同时可以产生32和64两种格式,

”

八、引用资料

“

这篇文章整理了一个从服务端和客户端两个维度流程图片

”

九、转载请注明出处

https://www.cnblogs.com/fancunwei
”威行云栈“公众号（微信号：fundeway）