六、Redis事件驱动之Reactor模型

reactor模型应该是redis一道靓丽的风景点，也是面试经常提到的一部分内容。我觉得主要从2方面解答即可：1、reactor模型是什么？ 2、redis如何与reactor模型相关联？

一、Reactor模型

Reactor模型就是网络服务器端用来处理高并发网络IO请求的一种编程模型。

不同请求与模型事件的对应关系：

3种角色与事件直接的关系：

 

 

 通过上面关系图我们能知道reactor模型的基本工作机制：客户端的不同请求会在服务器端触发连接、读、写三类事件，这三类事件的监听、分发、处理又是由reactor、acceptor、handler三类角色来完成的，然后这三类角色通过事件驱动框架实现交互和事件的处理。

二、Redis对Reactor模型的实现

/* File event structure */ 文件事件结构定义-IO事件
typedef struct aeFileEvent {
    int mask; /* one of AE_(READABLE|WRITABLE|BARRIER) */ 表示事件类型
    aeFileProc *rfileProc; 读事件处理函数
    aeFileProc *wfileProc; 写事件处理函数
    void *clientData; 客户端私有数据的指针
} aeFileEvent;

/* Time event structure */ 时间事件结构定义
typedef struct aeTimeEvent {
    long long id; /* time event identifier. */时间事件ID
    long when_sec; /* seconds */ 事件到达的秒级时间
    long when_ms; /* milliseconds */ 事件到达的毫秒级时间
    aeTimeProc *timeProc;  时间事件触发后的处理函数
    aeEventFinalizerProc *finalizerProc; 事件结束后的处理函数
    void *clientData; 事件相关的私有数据
    struct aeTimeEvent *prev; 时间事件链表的前向指针
    struct aeTimeEvent *next; 时间事件链表的后向指针
} aeTimeEvent;

前面redis源码目录结构讲解的时候介绍了一个源码文件对应的功能，那么对于reactor模型的实现主要在ae.c、ae.h文件中，接下来我们熟悉下事件驱动框架的3个主要函数：

一、Redis源码目录结构 - chch213 - 博客园 (cnblogs.com)

/* Prototypes */ 原型int aeCreateFileEvent(aeEventLoop *eventLoop, int fd, int mask,
        aeFileProc *proc, void *clientData); // 负责事件handler注册
int aeProcessEvents(aeEventLoop *eventLoop, int flags); // 事件捕获与分发处理（捕获事件、判断事件类型、调用具体的处理函数）void aeMain(aeEventLoop *eventLoop); // 框架主循环

1、主循环函数aeMain（）服务启动时就有调用，详细可以看下：  二、Redis服务启动以及请求流程 - chch213 - 博客园 (cnblogs.com)

void aeMain(aeEventLoop *eventLoop) {
    eventLoop->stop = 0;
    while (!eventLoop->stop) { // 事件循环停止标识，只要不stop一直循环下去
        if (eventLoop->beforesleep != NULL)
            eventLoop->beforesleep(eventLoop);
        aeProcessEvents(eventLoop, AE_ALL_EVENTS|AE_CALL_AFTER_SLEEP);
    }
}

2、aeProcessEvents（）事件捕获分发函数

int aeProcessEvents(aeEventLoop *eventLoop, int flags)
{
    int processed = 0, numevents;

    1、无事可做吗?尽快返回
    if (!(flags & AE_TIME_EVENTS) && !(flags & AE_FILE_EVENTS)) return 0;

    2、如果有IO事件发生 或紧急时间事件发生，则开始处理
    if (eventLoop->maxfd != -1 ||
        ((flags & AE_TIME_EVENTS) && !(flags & AE_DONT_WAIT))) {
        int j;
        aeTimeEvent *shortest = NULL;
        struct timeval tv, *tvp;

        if (flags & AE_TIME_EVENTS && !(flags & AE_DONT_WAIT))
            shortest = aeSearchNearestTimer(eventLoop);
        ....../调用aeApiPoll函数，依赖操作系统底层提供的IO多路复用机制，来实现事件捕获。
        numevents = aeApiPoll(eventLoop, tvp);

        /* After sleep callback. */
        if (eventLoop->aftersleep != NULL && flags & AE_CALL_AFTER_SLEEP)
            eventLoop->aftersleep(eventLoop);

        for (j = 0; j < numevents; j++) {
　　　　　　　　................ 根据事件类型不同调用不同的函数   processed++;
        }
    }
    3、检查是否有普通时间事件，若有，则调用函数处理
    if (flags & AE_TIME_EVENTS)
        processed += processTimeEvents(eventLoop);

    return processed; 返回已经处理的文件或时间
}

ae_evport.c----Solaris系统IO复用函数evport

ae_epoll.c----Linux系统IO复用函数epoll

ae_kqueue.c----macOS\FreeBSD系统IO复用函数kqueue

ae_select.c----Windows系统IO复用函数select

以Linux系统复用函数为例：

static int aeApiPoll(aeEventLoop *eventLoop, struct timeval *tvp) {
    aeApiState *state = eventLoop->apidata;
    int retval, numevents = 0;

    retval = epoll_wait(state->epfd,state->events,eventLoop->setsize,
            tvp ? (tvp->tv_sec*1000 + tvp->tv_usec/1000) : -1);  // 调用epoll_wait监听事件
    if (retval > 0) {
        int j;

        numevents = retval; 事件数量
        for (j = 0; j < numevents; j++) { 循环处理事件
           .......保存事件信息
        }
    }
    return numevents;

3、aeCreateFileEvent()事件注册处理

redis服务器启动会调用initServer函数初始化服务器，过程中就会调用该事件注册函数，从而创建网络连接事件进行监听处理，当然底层也有对IO多了复用函数的封装，以Linux为例，提供了epoll_ctl用于增加新的观察事件。

 

三、针对reactor模型的使用做个拓展

除了本文讲的Redis使用了Reactor模型，还有几类中间件工具也有使用多路复用：

1、nignx：

nignx是多reactor多进程模型，master进程不处理网络IO，而是初始化socket，每个Worker进程是一个独立的单Reactor单线程模型

2、netty：

通信绝对的王者，默认是多Reactor，主Reactor只负责建立连接，然后把建立好的连接给从Reactor，从Reactor负责IO读写。当然也可以特意调整为单Reactor。

3、kafka：

也是多Reactor，但是因为kafka主要与磁盘IO交互，因此真正的读写数据不是从Reactor处理的，而是有一个worker线程池，专门处理磁盘IO，从Reactor负责网络IO，然后把任务交给worker线程池处理。