自顶向下redis4.0(2)文件事件与客户端
redis4.0的文件事件与客户端
简介
文件事件的流程大概如下:
- 在服务器初始化时生成
aeEventLoop
并赋值给server
,接着创建监听TCP连接事件。 - 处理TCP连接时会创建
client
类型的对象,将其绑定在accept
函数返回的文件描述符fd
上,并对fd
注册一个可读事件,当客户端数据来临时,readQueryFromClient
会对数据进行处理。 redis
处理完数据后,会调用write函数将数据返回给客户端(但不是在一个循环里)。如果函数返回的值小于写入的值,说明系统缓存区空间不够,或者文件描述符在中途被占用,那么redis
会注册一个可写事件,当可写事件触发时,sendReplyToClient
函数会写入剩余的数据。- 当客户端断开连接,服务器会释放
client
相关的资源,随之删除对应的文件事件。
正文
准备阶段
在初始化服务器时,server
函数创建clients
,clients_pending_write
等字段,并通过aeCreateEventLoop
创建一个aeEventLoop
对象。
aeEventLoop *aeCreateEventLoop(int setsize) {
aeEventLoop *eventLoop;
int i;
eventLoop = zmalloc(sizeof(*eventLoop));
eventLoop->events = zmalloc(sizeof(aeFileEvent)*setsize);
eventLoop->fired = zmalloc(sizeof(aeFiredEvent)*setsize);
eventLoop->setsize = setsize;
if (aeApiCreate(eventLoop) == -1) goto err;
/* Events with mask == AE_NONE are not set.*/
for (i = 0; i < setsize; i++)
eventLoop->events[i].mask = AE_NONE;
return eventLoop;
}
此处传入参数setsize
的值为maxClients
+128,maxClients
默认值为10,000。events
用于存放注册的文件事件,而fired
则在事件触发时,存放被触发的事件。两者的长度都为setsize
大小。
紧接着便会注册第一个文件事件。
aeCreateFileEvent(server.el, server.ipfd[j], AE_READABLE, acceptTcpHandler,NULL)
这里我们更进一步看下aeCreateFileEvent
的代码, fd
文件描述符 被用于偏移来获取对应的文件事件结构,因此fd
的值必须小于之前注册的事件大小的值。第一个被用于注册文件事件的fd
用于监听TCP连接,由于进程启动时会打开一些其他的文件,因此eventLoop->events
的空间并没有并完全利用。此处还通过mask
来注册对应的事件触发后的处理函数。如果是监听可读事件,那么rfileProc
处理函数会被赋值。可写事件同理。此时并没有传入clientData
,我们会在下文再回到这个函数。
int aeCreateFileEvent(aeEventLoop *eventLoop, int fd, int mask, aeFileProc *proc, void *clientData)
{
if (fd >= eventLoop->setsize) {
errno = ERANGE;
return AE_ERR;
}
aeFileEvent *fe = &eventLoop->events[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;
if (fd > eventLoop->maxfd)
eventLoop->maxfd = fd;
return AE_OK;
}
接受客户端连接
当接受来自客户端连接时,便会调用acceptTcpHandler
函数,该函数会接受所有客户端的请求,但一次最多接受MAX_ACCEPTS_PER_CALL
1000个客户端,并且如果在轮询中发现没有客户端请求,就会立刻返回。接受了一个客户端连接请求后,便会进入处理函数acceptCommonHandler
,它会创建一个client的对象,如果连接的数量大于设置的值,则会断开连接。如果redis
跑在保护模式,则可能返回错误信息。
If no pending connections are present on the queue, and the socket is
not marked as nonblocking, accept() blocks the caller until a
connection is present. If the socket is marked nonblocking and no
pending connections are present on the queue, accept() fails with the
error EAGAIN or EWOULDBLOCK.
最主要的代码位于createClient
,它会注册客户端可读事件,关联readQueryFromClient
函数,并且初始化client
的一些属性。
client *createClient(int fd) {
client *c = zmalloc(sizeof(client));
if (fd != -1) {
anetNonBlock(NULL,fd);
anetEnableTcpNoDelay(NULL,fd);
if (server.tcpkeepalive)
anetKeepAlive(NULL,fd,server.tcpkeepalive);
if (aeCreateFileEvent(server.el,fd,AE_READABLE,
readQueryFromClient, c) == AE_ERR)
{
close(fd);
zfree(c);
return NULL;
}
}
selectDb(c,0);
uint64_t client_id;
client_id = server.next_client_id;
server.next_client_id += 1;
c->id = client_id;
c->fd = fd;
c->name = NULL;
c->bufpos = 0; //下一个返回数据存入位置
// c->buf 数组存储返回给客户端的数据
c->querybuf = sdsempty(); //查询缓存
c->reqtype = 0; //查询类型 一般为multi
c->argc = 0; //参数个数 由querybuf解析而得
c->argv = NULL;//参数值 由querybuf解析而得
c->cmd = c->lastcmd = NULL;
c->multibulklen = 0; //查询数据的行数
c->bulklen = -1;//一行查询数据的长度
c->sentlen = 0;//已经发送的数据长度
c->flags = 0;
c->ctime = c->lastinteraction = server.unixtime;
c->reply = listCreate(); //如果buf 数组溢出,则使用reply链表
c->reply_bytes = 0; //reply链表中对象总共的字节数
c->obuf_soft_limit_reached_time = 0;
listSetFreeMethod(c->reply,freeClientReplyValue);
listSetDupMethod(c->reply,dupClientReplyValue);
if (fd != -1) linkClient(c);
return c;
}
处理数据
redis
通过aeProcessEvents
函数处理各种事件,首先它会调用aeApiPoll
函数通过多路复用函数来检查已经触发的事件,并将已经触发事件的文件描述符,事件类型赋值给eventLoop->fired
。然后根据事件触发的类型,调用之前注册的函数。
int aeProcessEvents(aeEventLoop *eventLoop, int flags)
{
int processed = 0, numevents;
int j;
struct timeval tv, *tvp;
tvp = NULL; /* wait forever */
numevents = aeApiPoll(eventLoop, tvp);
for (j = 0; j < numevents; j++) {
aeFileEvent *fe = &eventLoop->events[eventLoop->fired[j].fd];
int mask = eventLoop->fired[j].mask;
int fd = eventLoop->fired[j].fd;
if (fe->mask & mask & AE_READABLE) {
fe->rfileProc(eventLoop,fd,fe->clientData,mask);
}
if (fe->mask & mask & AE_WRITABLE) {
if (!fired || fe->wfileProc != fe->rfileProc) {
fe->wfileProc(eventLoop,fd,fe->clientData,mask);
}
}
processed++;
}
return processed; /* return the number of processed file/time events */
}
如果此时有来自客户端的数据,那么将会触发AE_READABLE
事件,调用readQueryFromClient
函数。默认情况一次读取16KB,除非上次已经读取过数据,并且数据量较大,一行长度超过32KB。(超过32KB则会对其优化,避免了字符串的拷贝,代价是多了几次read调用)。
如果超过32KB,并且剩余长度小于16KB,那么一次读取剩余该行长度的值。这是因为TCP接受的数据不一定是完整的数据,如果是PROTO_REQ_MULTIBULK
多行请求,并且数据量过大,在redis
开始处理请求前需要接收全部的数据,等待的时间过长,并且解析完毕之后,执行命令的时间和下发数据的长度也会影响性能。建议一次请求不超过16KB,但这16KB中还包含着*/r/n等格式符号,因此请求的数据量还要再小一些,才能保证服务端尽可能在一次接收数据的过程中完成命令的解析。
void readQueryFromClient(aeEventLoop *el, int fd, void *privdata, int mask) {
client *c = (client*) privdata;
int nread, readlen;
size_t qblen;
readlen = PROTO_IOBUF_LEN;//1024*16 bytes
if (c->reqtype == PROTO_REQ_MULTIBULK && c->multibulklen && c->bulklen != -1
&& c->bulklen >= PROTO_MBULK_BIG_ARG)
{
ssize_t remaining = (size_t)(c->bulklen+2)-sdslen(c->querybuf);
//如果超过**32KB**,并且剩余长度小于**16KB**,那么一次读取剩余该行长度的值。
// 如果触发,则在processMultibulkBuffer可以直接使用现有的字符串避免了字符串的复制,代价是多调用了几次 read(2)函数。
if (remaining < readlen) readlen = remaining;
}
qblen = sdslen(c->querybuf);
c->querybuf = sdsMakeRoomFor(c->querybuf, readlen);
nread = read(fd, c->querybuf+qblen, readlen);
if (nread == -1) {
if (errno == EAGAIN) {
return;
} else {
serverLog(LL_VERBOSE, "Reading from client: %s",strerror(errno));
freeClient(c);
return;
}
} else if (nread == 0) {
serverLog(LL_VERBOSE, "Client closed connection");
freeClient(c);
return;
}
sdsIncrLen(c->querybuf,nread);
processInputBuffer(c);
}
接着就会进入processInputBuffer
函数,此时数据可能全部抵达,也可能部分抵达。processInputBuffer
函数的主要功能是将,client->querybuff
里面的数据解析,并转化为client->argc
和client->argv
的数据。如果数据全部抵达,那么接着会进入到processComand
函数,查找命令表,执行命令并返回数据给客户的。如果数据部分抵达,但是一行的数据内容抵达,那么该行数据会被解析到client->argc
和client->argv
中去。
返回数据结果
在这里我们假设客户端输入的字符串是quit
,processComand
函数会调用addReply
函数将当前的client
加入到clients_pending_write
链表中。
再将存储OK
字符串的对象添加到缓冲区,服务端返回给客户端的编码类型只可能是字符型或者是INT型。首先redis
会尝试将结果添加到缓冲区,缓冲区的大小默认16KB,并且不能通过配置更改。如果缓冲区会溢出,那么redis
会将数据添加到client->reply
链表中。
void addReply(client *client, robj *obj) {
if (prepareClientToWrite(client) != C_OK) return;
if (sdsEncodedObject(obj)) {
if (_addReplyToBuffer(client,obj->ptr,sdslen(obj->ptr)) != C_OK)
_addReplyObjectToList(client,obj);
} else if (obj->encoding == OBJ_ENCODING_INT) {
...
} else {
// serverPanic("Wrong obj->encoding in addReply()");
serverLog(LL_WARNING, "Wron obj->encoding in addReply()");
}
}
此时数据还没有返回给客户端,在redis
进入下一次循环的时候,会调用beforeSleep
函数将数据返回给客户端。
为什么redis
不直接将数据返回给客户端呢?
源码的注释给出了答案:为了实现fsync=always
的效果,将返回数据放在beforeSleep
中,可以通过AOF
持久后,再返回给客户端结果。
/* For the fsync=always policy, we want that a given FD is never
* served for reading and writing in the same event loop iteration,
* so that in the middle of receiving the query, and serving it
* to the client, we'll call beforeSleep() that will do the
* actual fsync of AOF to disk. AE_BARRIER ensures that. */
beforeLoop
会接着调用handleClientsWithPendingWrites
函数来处理有缓存数据的client
,writeToClient
函数会将buf
中和reply
链表中的数据全部发送给客户端,如果实际发送的数据小于应当发送的数据,则表示系统缓存区空间不够,或者文件描述符在中途被占用,那么redis
会创建一个事件,当监听到文件描述符可读时,再将剩余数据写入。
int handleClientsWithPendingWrites(void) {
listIter li;
listNode *ln;
int processed = listLength(server.clients_pending_write);
listRewind(server.clients_pending_write,&li);
while((ln = listNext(&li))) {
client *c = listNodeValue(ln);
c->flags &= ~CLIENT_PENDING_WRITE;
listDelNode(server.clients_pending_write,ln);
/* Try to write buffers to the client socket. */
if (writeToClient(c->fd,c,0) == C_ERR) continue;
/* If after the synchronous writes above we still have data to
* output to the client, we need to install the writable handler. */
if (clientHasPendingReplies(c)) {
int ae_flags = AE_WRITABLE;
if (aeCreateFileEvent(server.el, c->fd, ae_flags,
sendReplyToClient, c) == AE_ERR)
{
freeClientAsync(c);
}
}
}
return processed;
}
在写完数据后,发现客户端有被标记CLIENT_CLOSE_AFTER_REPLY
,那么将会释放客户端的资源。
if (c->flags & CLIENT_CLOSE_AFTER_REPLY) {
freeClient(c);
return C_ERR;
}
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