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探索Redis源碼的奧秘：網(wǎng)絡(luò)的必經(jīng)之路
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Redis是一款高性能的key-value內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，其在Web應(yīng)用領(lǐng)域擁有廣泛的應(yīng)用。在Redis的內(nèi)部實現(xiàn)中，網(wǎng)絡(luò)通信起到了極為重要的作用。本文將帶領(lǐng)大家探索Redis源碼中網(wǎng)絡(luò)通信實現(xiàn)的奧秘。
網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)
Redis采用的網(wǎng)絡(luò)通信框架是基于非阻塞I/O的Reactor模式。在這種模式下，網(wǎng)絡(luò)事件會被統(tǒng)一交給Reactor線程進行處理。這種架構(gòu)的優(yōu)點在于支持高并發(fā)、低延遲的同時，可以充分利用多核CPU的優(yōu)勢，加速Redis的處理。
在Redis中，Reactor線程實際上是一個事件循環(huán)，通過輪詢文件描述符（socket）來等待網(wǎng)絡(luò)事件的到來。當新連接到來時，會創(chuàng)建新的socket，然后將其綁定到指定的事件處理器上。Redis中的事件處理器也是按照事件類型進行分類的，如網(wǎng)絡(luò)事件、定時器事件等。
代碼示例：
“`c
void aeMn(aeeventLoop- *eventLoop) {
eventLoop->stop = 0;
while (!eventLoop->stop) {
if (eventLoop->beforesleep != NULL)
eventLoop->beforesleep(eventLoop);
aeProcessEvents(eventLoop, AE_ALL_EVENTS);
}
}
void aeProcessEvents(aeEventLoop *eventLoop, int flags) {
int processed = 0, numevents;
numevents = aeApiPoll(eventLoop, flags);
for (int j = 0; j
aeFileEvent *fe = &eventLoop->events[eventLoop->fired[j].fd];
int mask = eventLoop->fired[j].mask;
int fd = eventLoop->fired[j].fd;
int rfired = 0;
if (fe->mask & mask & AE_READABLE) {
rfired = 1;
fe->rfileProc(eventLoop,fd,fe->clientData,mask);
}
if (fe->mask & mask & AE_WRITABLE) {
if (!rfired || fe->wfileProc != fe->rfileProc)
fe->wfileProc(eventLoop,fd,fe->clientData,mask);
}
processed++;
}
}
如上述代碼中所示，aeMn函數(shù)是事件循環(huán)的核心函數(shù)，根據(jù)輪詢文件描述符的方式，不斷等待網(wǎng)絡(luò)事件的到來。然后，aeProcessEvents函數(shù)會對所有接收到的事件進行處理。
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的封裝
在Redis中，網(wǎng)絡(luò)通信采用的是一種稱為RESP協(xié)議的封裝方式。RESP協(xié)議全稱為REdis Serialization Protocol，是一種可讀性強、效率高的二進制協(xié)議。RESP協(xié)議的設(shè)計非常精簡，只有五種數(shù)據(jù)類型：簡單字符串（Simple String）、錯誤信息（Error）、整型數(shù)字（Integer）、批量字符串（Bulk String）和數(shù)組（Array）。
Redis的RESP協(xié)議的數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)是"$3\r\nfoo\r\n"，其中"$3"表示數(shù)據(jù)的長度，"\r\n"表示結(jié)束符，"foo"表示實際的數(shù)據(jù)內(nèi)容。
代碼示例：
```c
size_t redisWriteBulkString(FILE *fp, const char *s, size_t len) {
size_t nwritten;
/* Write "$\r\n" */
if (fprintf(fp,"$%zu\r\n",len)
/* Write "\r\n" */
nwritten = fwrite(s,len,1,fp);
if (nwritten != 1) return 0;
if (fwrite("\r\n",2,1,fp) != 1) return 0;
/* Return total number of written bytes */
return len+2+sizeof(len);
}
如上述代碼中所示，redisWriteBulkString函數(shù)將指定長度的數(shù)據(jù)進行封裝，并通過fwrite函數(shù)將數(shù)據(jù)寫入到文件中。
網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的管理
在Redis中，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的管理非常重要。由于Redis是一個單線程應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)IO和業(yè)務(wù)邏輯處理共用一個線程，需要確保網(wǎng)絡(luò)處理能夠及時地和業(yè)務(wù)處理切換，不會因為網(wǎng)絡(luò)IO的長時間阻塞而降低整個系統(tǒng)的性能。
為此，Redis采用了一種叫做“比例調(diào)度”的策略來調(diào)度網(wǎng)絡(luò)事件和業(yè)務(wù)處理。具體來說，就是將網(wǎng)絡(luò)事件的處理優(yōu)先級設(shè)為1，業(yè)務(wù)處理優(yōu)先級設(shè)為10，通過不斷地加權(quán)平均，可以保證網(wǎng)絡(luò)事件和業(yè)務(wù)處理兩個模塊共用同一個線程情況下，優(yōu)先級適當。
代碼示例：
“`c
#define AE_MAX_FDSETS 1024*10
typedef struct aeFiredEvent {
int fd;
int mask;
} aeFiredEvent;
typedef struct aeEventLoop {
int maxfd;
int setsize;
long long timeEventNextId;
time_t lastTime;
aeFileEvent events[AE_SETSIZE];
aeFiredEvent fired[AE_SETSIZE];
char *apidata; /* This is used for polling API specific data */
aeBeforeSleepProc *beforesleep;
aeBeforeSleepProc *aftersleep;
/* 用于統(tǒng)計網(wǎng)絡(luò)通信的總次數(shù) */
unsigned long long total_events_processed;
/* 用于記錄網(wǎng)絡(luò)IO和業(yè)務(wù)邏輯處理的總時長 */
unsigned long long total_latency;
struct aeTimeEvent *timeEventHead;
int stop;
void *apidata;
aeApiState *apiData;
} aeEventLoop;
如上述代碼中所示，aeEventLoop結(jié)構(gòu)體中包含了事件循環(huán)所需的各種屬性，其中total_events_processed和total_latency用于記錄本次事件循環(huán)中網(wǎng)絡(luò)事件和業(yè)務(wù)事件的總次數(shù)和總時長。
總結(jié)
網(wǎng)絡(luò)通信在Redis源碼實現(xiàn)中扮演著非常重要的角色，具有不可替代的作用。通過掌握Redis中網(wǎng)絡(luò)通信的架構(gòu)、封裝方式和狀態(tài)管理等核心要點，可以更好地理解Redis源碼的編寫思路，提升Redis的運行性能，從而更好地適應(yīng)Web應(yīng)用領(lǐng)域的業(yè)務(wù)需求。
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當前題目：探索Redis源碼的奧秘網(wǎng)絡(luò)的必經(jīng)之路（redis源碼網(wǎng)絡(luò)）
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