一、基础铺垫

在讲解Redis之前，我们先来一些基础的铺垫，有更好的阅读体验。

1.1网路编程

我们在初学Java的时候肯定会学过网络编程这一章节的，当时学完写的应用可能就是“网络聊天室”。

写出来的效果可能就是在console噼里啪啦的输入数据，然后噼里啪啦的返回数据，就完事了..(扎心了)

网络编程可简单分为TCP和UPD两种，一般我们更多关注的是TCP。TCP网络编程在Java中封装成Socket和SocketServer，我们来回顾一下最简单的TCP网络编程吧：

TCP客户端

public class ClientDemo {
 public static void main(String[] args) throws IOException {
 //创建发送端的Socket对象
 Socket s = new Socket("192.168.1.106",8888);
 
 //Socket对象可以获取输出流
 OutputStream os = s.getOutputStream();
 os.write("hello,tcp,我来了".getBytes());
 s.close();
 }
}

TCP服务端：

public class ServerDemo {
 public static void main(String[] args) throws IOException {
 //创建接收端的Socket对象
 ServerSocket ss = new ServerSocket(8888);
 //监听客户端连接，返回一个对应的Socket对象
 //侦听并接受到此套接字的连接，此方法会阻塞
 Socket s = ss.accept();
 //获取输入流，读取数据
 InputStream is = s.getInputStream();
 byte[] bys = new byte[1024];
 int len = is.read(bys);
 String str = new String (bys,0,len);
 String ip = s.getInetAddress().getHostAddress();
 System.out.println(ip + " ---" +str);
 //释放资源
 s.close();
 //ss.close(); 
 }
}

上面的代码就可以实现：客户端向服务器发送数据，服务端能够接收客户端发送过来的数据。

二、Redis事件

Redis服务器是一个事件驱动程序，主要处理以下两类事件：

• 文件事件：文件事件其实就是对Socket操作的抽象，Redis服务器与Redis客户端的通信会产生文件事件，服务器通过监听并处理这些事件来完成一系列的网络操作
• 时间事件：时间事件其实就是对定时操作的抽象，前面我们已经讲了RDB、AOF、定时删除键这些操作都可以由服务端去定时或者周期去完成，底层就是通过触发时间事件来实现的！

2.1文件事件

Redis开发了自己的网络事件处理器，这个处理器被称为文件事件处理器。

文件事件处理器由四部分组成：

文件事件处理器使用I/O多路复用程序来同时监听多个Socket。当被监听的Socket准备好执行连接应答(accept)、读取(read)等等操作时，与操作相对应的文件事件就会产生，根据文件事件来为Socket关联对应的事件处理器，从而实现功能。

要值得注意的是：Redis中的I/O多路复用程序会将所有产生事件的Socket放到一个队列里边，然后通过这个队列以有序、同步、每次一个Socket的方式向文件事件分派器传送套接字。也就是说：当上一个Socket处理完毕后，I/O多路复用程序才会向文件事件分派器传送下一个Socket。

首先，IO多路复用程序首先会监听着Socket的AE_READABLE事件，该事件对应着连接应答处理器

• 可以理解简单成SocketServet.accpet()

此时，一个名字叫做3y的Socket要连接服务器啦。服务器会用连接应答处理器处理。创建出客户端的Socket，并将客户端的Socket与命令请求处理器进行关联，使得客户端可以向服务器发送命令请求。

• 相当于Socket s = ss.accept();，创建出客户端的Socket，然后将该Socket关联命令请求处理器
• 此时客户端就可以向主服务器发送命令请求了

假设现在客户端发送一个命令请求set Java3y "关注、点赞、评论"，客户端Socket将产生AE_READABLE事件，引发命令请求处理器执行。处理器读取客户端的命令内容，然后传给对应的程序去执行。

客户端发送完命令请求后，服务端总得给客户端回应的。此时服务端会将客户端的Scoket的AE_WRITABLE事件与命令回复处理器关联。

最后客户端尝试读取命令回复时，客户端Socket产生AE_WRITABLE事件，触发命令回复处理器执行。当把所有的回复数据写入到Socket之后，服务器就会解除客户端Socket的AE_WRITABLE事件与命令回复处理器的关联。

最后以《Redis设计与实现》的一张图来概括：

2.2时间事件

持续运行的Redis服务器会定期对自身的资源和状态进行检查和调整，这些定期的操作由serverCron函数负责执行，它的主要工作包括：

• 更新服务器的统计信息(时间、内存占用、数据库占用)
• 清理数据库的过期键值对
• AOF、RDB持久化
• 如果是主从服务器，对从服务器进行定期同步
• 如果是集群模式，对进群进行定期同步和连接
• ...

Redis服务器将时间事件放在一个链表中，当时间事件执行器运行时，会遍历整个链表。时间事件包括：

• 周期性事件(Redis一般只执行serverCron时间事件，serverCron时间事件是周期性的)
• 定时事件

2.3时间事件和文件事件

• 文件事件和时间事件之间是合作关系，服务器会轮流处理这两种事件，并且处理事件的过程中不会发生抢占。
• 时间事件的实际处理事件通常会比设定的到达时间晚一些

三、Redis多线程为什么快？

• 1）纯内存操作
• 2）核心是基于非阻塞的IO多路复用机制
• 3）单线程避免了多线程的频繁上下文切换问题

四、客户端与服务器

在《Redis设计与实现》中各用了一章节来写客户端与服务器，我看完觉得比较底层的东西，也很难记得住，所以我决定总结一下比较重要的知识。如果以后真的遇到了，再来补坑~

服务器使用clints链表连接多个客户端状态，新添加的客户端状态会被放到链表的末尾

• 一个服务器可以与多个客户端建立网络连接，每个客户端可以向服务器发送命令请求，而服务器则接收并处理客户端发送的命令请求，并向客户端返回命令回复。
• Redis服务器使用单线程单进程的方式处理命令请求。在数据库中保存客户端执行命令所产生的数据，并通过资源管理来维持服务器自身的运转。

4.1客户端

客户端章节中主要讲解了Redis客户端的属性(客户端状态、输入/输出缓冲区、命令参数、命令函数等等)

typedef struct redisClient{
 
 //客户端状态的输入缓冲区用于保存客户端发送的命令请求,最大1GB,否则服务器将关闭这个客户端
 sds querybuf; 
 
 
 //负责记录argv数组的长度。
 int argc; 
 
 // 命令的参数
 robj **argv; 
 
 // 客户端要执行命令的实现函数
 struct redisCommand *cmd, *lastcmd; 
 //记录了客户端的角色(role),以及客户端所处的状态。 (REDIS_SLAVE | REDIS_MONITOR | REDIS_MULTI) 
 int flags; 
 
 //记录客户端是否通过了身份验证
 int authenticated; 
 
 //时间相关的属性
 time_t ctime; /* Client creation time */ 
 time_t lastinteraction; /* time of the last interaction, used for timeout */
 time_t obuf_soft_limit_reached_time;
 
 
 //固定大小的缓冲区用于保存那些长度比较小的回复
 /* Response buffer */
 int bufpos;
 char buf[REDIS_REPLY_CHUNK_BYTES];
 
 //可变大小的缓冲区用于保存那些长度比较大的回复
 list *reply; //可变大小缓冲区由reply 链表和一个或多个字符串对象组成
 //...
}

4.2服务端

服务器章节中主要讲解了Redis服务器读取客户端发送过来的命令是如何解析，以及初始化的过程。

服务器从启动到能够处理客户端的命令请求需要执行以下的步骤：

• 初始化服务器状态
• 载入服务器配置
• 初始化服务器的数据结构
• 还原数据库状态
• 执行事件循环

总的来说是这样子的：

def main():
 init_server();
 while server_is_not_shutdown();
 aeProcessEvents()
 clean_server();
 

从客户端发送命令道完成主要包括的步骤：

• 客户端将命令请求发送给服务器
• 服务器读取命令请求，分析出命令参数
• 命令执行器根据参数查找命令的实现函数，执行实现函数并得出命令回复
• 服务器将命令回复返回给客户端