Redis源码系列之从何读起

看过很多资料介绍Redis源码的阅读方法，总结起来主流的大概有两种:

1、分模块章节一部分一部分的读，比如先阅读数据类型，再阅读相关处理机制。

2、由于Redis源码用C写成，直接从main()函数入手，逐步了解大概的处理框架和相关机制。类似于从主干到分枝的方法。

两种方法能汇总起来当然是最好，但花费精力巨大。读者可根据实际情况选择阅读方式。本系列将采用第二种方法简略记录阅读心得(源码版本选自5.0.4)。

 

上文提到Redis源码由C写成，可有main()函数入手，查看每一个命令输入之后执行经过的详细过程，这样我们可以从外部输入一步步了解内在逻辑。

比如一个ping命令从main()进入后到了processCommand过程 ，其中有声明命令表redisCommandTable，redisCommandTable表中有所有的Redis命令和相应的参数，

接着可以查看pingCommand命令，发现该命令十分简单，直接返回共享对象字符“pong”,接着我们可以去查看共享字符“pong”的定义方式。一个最简单的命令执行逻辑大概就清楚了。

我们还可以根据这个方法在Redis里实现程序世界里最简单的“hello，world”，在这里不做细述，感兴趣可以参考我的另一篇文章https://i.cnblogs.com/posts/edit-done;postId=14065547。

 

经常能听到说Redis是单线程模型(不考虑Redis6.0多线程IO)，这话并不完全正确，如果看过源码，可以知道在主线程外还有多个后台线程(比如lazy-free和持久化子进程，详见bio.h和bio.c)。

主线程main函数的逻辑主要包括两个部分：

1、各种初始化，包括加载配置文件、初始化命令表、数据库服务等

2、执行事件循环

 

 

 我们通过源码细看各个环节的具体流程

1、配置加载和初始化:Redis会通过默认参数去初始化，并将其中已经修改掉的参数覆盖默认配置。其中涉及到的内容有用来加载配置参数的loadServerConfig函数、用来初始化所有Redis命令的populateCommandTable函数、初始化哨兵的initSentinelConfig函数等等。Redis服务是有redisServer的全局变量来表示的，变量里包含了上百个变量值和标识符，比如动态hz、配置文件等等。

2、创建事件循环。事件循环是由aeEventLoop来表示的，事件循环依赖操作系统底层的I/O多路复用机制。为什么Redis是单线程执行却能同时处理多个请求这是Redis相关工作人员无法回避的话题，在这个问题的答案中，I/O多路复用不可或缺，关于I/O多路复用，有个知乎回答我觉得讲的挺清楚，可以查看链接IO 多路复用是什么意思？ - 罗志宇的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/32163005/answer/55772739

3、开始socket监听。Redis监听模式分为两种:TCP和IPC(Unix domain socket)。IPC是一种高效的进程间的通信机制，在同服务器中的不同进程有着更高的性能。而在一般的业务场景中，服务和数据库都部署在不同的服务器上，因此大部分业务都选择TCP。

4、注册时间事件回调。Redis作为一个单线程程序，如果想调用异步程序比如周期性的过期key(expire)、降低碎片率(defrag)、重置部分连接、渐进式rehash等等，除了依赖主事件循环没有其他的办法。在这个过程中会注册一个时间事件，形成周期性执行的回调函数ServerCron。它会在合适的时间调用(比如过期key超过了百分比阈值，aof文件大小触发了rewrite机制)

5、注册I/O事件回调。Redis服务端最主要的工作就是监听I/O事件，从中分析出来自客户端的命令请求，执行命令，然后返回响应结果。对于I/O事件的监听，自然也是依赖事件循环。前面提到过，Redis可以打开两种监听：对于TCP连接的监听和对于Unix domain socket的监听。因此，这里就包含对于这两种I/O事件的回调的注册，两个回调函数分别是acceptTcpHandler和acceptUnixHandler。对于来自Redis客户端的请求的处理，就会走到这两个函数中去。我们在下一部分就会讨论到这个处理过程

6、初始化后台线程。Redis会创建一些额外的线程，在后台运行，专门用于处理一些耗时的并且可以被延迟执行的任务，比如删除大key(lazy free机制，aof重写等等)。

7、启动事件循环。这一步主要创建了一个死循环，可以保证前面注册的timer事件回调和I/O事件回调不断执行。

 

Redis处理命令的详细流程见下图：

 

 

整个过程主要有两步：

1、建立连接：客户端发起连接请求（通过TCP或Unix domain socket），服务器接收连接；
建立连接的逻辑：acceptTcpHandler-> acceptCommonHandler
acceptTcpHandler：在初始化时会创建I/O事件回调，将定时调用这个回调函数，用于接收client socket连接；
acceptCommonHandler：初始化客户端(createClient，初始化redisClient数据结构)，判断连接数是否超出maxclients；

2、命令发送、执行和响应：客户端在新建连接上发送命令数据，服务器接收执行命令，并把结果返回客户端；为了在新的连接上能够接收到客户端发来的命令，需要在事件循环中为新建连接的文件描述符注册一个I/O事件回调：readQueryFromClient ，负责将从客户端读取的数据累积到查询缓冲区中，对应执行和相应。

从读取query buffer到处理命令的处理逻辑：readQueryFromClient-> processInputBufferAndReplicate-> processInputBuffer-> processCommand-> call
readQueryFromClient函数：读取客户端数据，存储到query buffer；
processInputBufferAndReplicate函数：processInputBuffer函数包装了一下，主要用于判断客户端是不是master客户端；
processInputBuffer函数：根据Redis协议解析客户端qeury buffer；
processCommand函数：搜索匹配命令表，做一些边界检查；
call函数：最终执行命令的函数；

 

总结一下，本文系统地记录了如下几个执行流程：

    1、从main函数启动后的初始化过程；

    2、事件循环的执行逻辑和原理；

    3、一个Redis命令从请求接收，到命令的解析和执行，再到执行结果返回的完整过程。

 

另有Redis命令调用关系图由于排版问题无法展示，有兴趣可小窗博主。