Redis中的很重要的一部分是对于事件的管理，ae事件库的最大特点就是简洁明了且高效。本章以epoll为例，分析Redis对于事件的处理过程。

Redis事件

Redis中事件分成两种类型，一种是文件事件，一种是时间事件。Redis采用的是单线程Reactor模式（Reactor基本组件：事件，事件处理器，具体事件处理器，事件分发器）。这里需要强调一点，就是Redis看似事件处理的结构很简单，但是其性能十分高效，原因就是Redis中的大部分逻辑处理都采用单线程（BGSAVE等除外），这样使得其避开了线程之间切换的开销和加锁解锁的同步开销。

EPOLL的封装

Redis对于epoll的封装十分简单，基本上就是添加事件和删除事件，然后是返回触发的可执行事件。这里可以联合后面的数据结构，仔细看看其设计过程。

/*
 * 事件状态
 */
typedef struct aeApiState {
    // epoll_event 实例描述符，用于监听时间事件和文件事件
    int epfd;
    // 事件槽
    struct epoll_event *events;
} aeApiState;
/* 
 * 事件处理器的状态
 */
typedef struct aeEventLoop {
    // 目前已注册的最大描述符
    int maxfd;   
    // 目前已追踪的最大描述符
    int setsize; 
    // 用于生成时间事件 id
    long long timeEventNextId;
    // 最后一次执行时间事件的时间
    time_t lastTime;    
    // 已注册的文件事件，这里是以fd作为索引
    aeFileEvent *events; 
    // 已就绪的文件事件，这里是以fd作为索引
    aeFiredEvent *fired; 
    // 时间事件
    aeTimeEvent *timeEventHead;
    // 事件处理器的开关
    int stop;
    // 多路复用库的私有数据
    void *apidata; 
    // 在处理事件前要执行的函数
    aeBeforeSleepProc *beforesleep;
} aeEventLoop;
/*
 * 创建一个新的 epoll 实例，并将它赋值给 eventLoop
 */
static int aeApiCreate(aeEventLoop *eventLoop) {
    aeApiState *state = zmalloc(sizeof(aeApiState));
    if (!state) return -1;
    // 初始化事件槽空间
    state->events = zmalloc(sizeof(struct epoll_event)*eventLoop->setsize);
    if (!state->events) {
        zfree(state);
        return -1;
    }
    // 创建 epoll 实例
    state->epfd = epoll_create(1024); /*看了epoll内部实现就发现1024参数没啥用*/
    if (state->epfd == -1) {
        zfree(state->events);
        zfree(state);
        return -1;
    }
    // 赋值给 eventLoop
    eventLoop->apidata = state;
    return 0;
}
/*
 * 关联给定事件到 fd
 */
static int aeApiAddEvent(aeEventLoop *eventLoop, int fd, int mask) {
    aeApiState *state = eventLoop->apidata;
    struct epoll_event ee;
    /*
     * 如果 fd 没有关联任何事件，那么这是一个 ADD 操作。
     * 如果已经关联了某个/某些事件，那么这是一个 MOD 操作。
     */
    int op = eventLoop->events[fd].mask == AE_NONE ?
            EPOLL_CTL_ADD : EPOLL_CTL_MOD;
    // 注册事件到 epoll
    ee.events = 0;
    mask |= eventLoop->events[fd].mask; /* Merge old events */
    if (mask & AE_READABLE) ee.events |= EPOLLIN;
    if (mask & AE_WRITABLE) ee.events |= EPOLLOUT;
    ee.data.u64 = 0; /* avoid valgrind warning */
    ee.data.fd = fd;
    if (epoll_ctl(state->epfd,op,fd,&ee) == -1) return -1;
    return 0;
}
/*
 * 从 fd 中删除给定事件
 */
static void aeApiDelEvent(aeEventLoop *eventLoop, int fd, int delmask) {
    aeApiState *state = eventLoop->apidata;
    struct epoll_event ee;
    int mask = eventLoop->events[fd].mask & (~delmask);
    ee.events = 0;
    if (mask & AE_READABLE) ee.events |= EPOLLIN;
    if (mask & AE_WRITABLE) ee.events |= EPOLLOUT;
    ee.data.u64 = 0; /* avoid valgrind warning */
    ee.data.fd = fd;
    if (mask != AE_NONE) {
        epoll_ctl(state->epfd,EPOLL_CTL_MOD,fd,&ee);
    } else {
        epoll_ctl(state->epfd,EPOLL_CTL_DEL,fd,&ee);
    }
}
/*
 * 获取可执行事件
 */
static int aeApiPoll(aeEventLoop *eventLoop, struct timeval *tvp) {
    aeApiState *state = eventLoop->apidata;
    int retval, numevents = 0;
    // 等待时间
    retval = epoll_wait(state->epfd,state->events,eventLoop->setsize,
            tvp ? (tvp->tv_sec*1000 + tvp->tv_usec/1000) : -1);
    // 有至少一个事件就绪？
    if (retval > 0) {
        int j;
        // 为已就绪事件设置相应的模式
        // 并加入到 eventLoop 的 fired 数组中
        numevents = retval;
        for (j = 0; j < numevents; j++) {
            int mask = 0;
            struct epoll_event *e = state->events+j;
            if (e->events & EPOLLIN) mask |= AE_READABLE;
            if (e->events & EPOLLOUT) mask |= AE_WRITABLE;
            if (e->events & EPOLLERR) mask |= AE_WRITABLE;
            if (e->events & EPOLLHUP) mask |= AE_WRITABLE;
            eventLoop->fired[j].fd = e->data.fd;
            eventLoop->fired[j].mask = mask;
        }
    }
    // 返回已就绪事件个数
    return numevents;
}

文件事件

多路复用机制可以让其在单线程中同时监听多个文件描述符的连接、读写事件。文件事件都是由epoll_wait触发，而且优先级高于时间事件。

/* File event structure
 *
 * 文件事件结构
 */
typedef struct aeFileEvent {
    // 监听事件类型掩码，
    // 值可以是 AE_READABLE 或 AE_WRITABLE ，
    // 或者 AE_READABLE | AE_WRITABLE
    int mask; 
    // 读事件处理器
    aeFileProc *rfileProc;
    // 写事件处理器
    aeFileProc *wfileProc;
    // 多路复用库的私有数据
    void *clientData;
} aeFileEvent;
//下面三个函数就是对文件事件的基本操作
/*
 * 根据 mask 参数的值，监听 fd 文件的状态，
 * 当 fd 可用时，执行 proc 函数
 */
int aeCreateFileEvent(aeEventLoop *eventLoop, int fd, int mask,
        aeFileProc *proc, void *clientData)
{
    if (fd >= eventLoop->setsize) {
        errno = ERANGE;
        return AE_ERR;
    }
    if (fd >= eventLoop->setsize) return AE_ERR;
    // 取出文件事件结构
    aeFileEvent *fe = &eventLoop->events[fd];
    // 监听指定 fd 的指定事件
    if (aeApiAddEvent(eventLoop, fd, mask) == -1)
        return AE_ERR;
    // 设置文件事件类型，以及事件的处理器
    fe->mask |= mask;
    if (mask & AE_READABLE) fe->rfileProc = proc;
    if (mask & AE_WRITABLE) fe->wfileProc = proc;
    // 私有数据
    fe->clientData = clientData;
    // 如果有需要，更新事件处理器的最大 fd
    if (fd > eventLoop->maxfd)
        eventLoop->maxfd = fd;
    return AE_OK;
}
/*
 * 将 fd 从 mask 指定的监听队列中删除
 */
void aeDeleteFileEvent(aeEventLoop *eventLoop, int fd, int mask)
{
    if (fd >= eventLoop->setsize) return;
    // 取出文件事件结构
    aeFileEvent *fe = &eventLoop->events[fd];
    // 未设置监听的事件类型，直接返回
    if (fe->mask == AE_NONE) return;
    // 计算新掩码
    fe->mask = fe->mask & (~mask);
    if (fd == eventLoop->maxfd && fe->mask == AE_NONE) {
        /* Update the max fd */
        int j;
        for (j = eventLoop->maxfd-1; j >= 0; j--)
            if (eventLoop->events[j].mask != AE_NONE) break;
        eventLoop->maxfd = j;
    }
    // 取消对给定 fd 的给定事件的监视
    aeApiDelEvent(eventLoop, fd, mask);
}
/*
 * 获取给定 fd 正在监听的事件类型
 */
int aeGetFileEvents(aeEventLoop *eventLoop, int fd) {
    if (fd >= eventLoop->setsize) return 0;
    aeFileEvent *fe = &eventLoop->events[fd];
    return fe->mask;
}

时间事件

时间事件主要是指定时事件，当超过定时时间的时候，就会触发时间事件，并调用已经指定的超时事件函数，然后将这个事件删除。总结一下超时函数做的事件：

更新服务器的各类统计信息，比如时间、内存占用、数据库占用等
清理数据库中的过期键值对
关闭和清理连接失效的客户端
尝试进行AOF和RDB持久化操作
如果是主服务器，就对从服务器进行定期同步
如果是集群模式，对集群进行定期同步和连接测试

/*
 * 时间事件结构
 */
typedef struct aeTimeEvent {
    // 时间事件的唯一标识符
    long long id; 
    // 事件的到达时间，秒与毫秒
    long when_sec; 
    long when_ms;
    // 事件处理函数
    aeTimeProc *timeProc;
    // 事件释放函数
    aeEventFinalizerProc *finalizerProc;
    // 多路复用库的私有数据
    void *clientData;
    // 指向下个时间事件结构，形成链表
    struct aeTimeEvent *next;
} aeTimeEvent;
/*
 * 创建时间事件
 */
long long aeCreateTimeEvent(aeEventLoop *eventLoop, long long milliseconds,
        aeTimeProc *proc, void *clientData,
        aeEventFinalizerProc *finalizerProc)
{
    // 更新时间计数器
    long long id = eventLoop->timeEventNextId++;
    // 创建时间事件结构
    aeTimeEvent *te;
    te = zmalloc(sizeof(*te));
    if (te == NULL) return AE_ERR;
    // 设置 ID
    te->id = id;
    // 设定处理事件的时间
    aeAddMillisecondsToNow(milliseconds,&te->when_sec,&te->when_ms);
    // 设置事件处理器
    te->timeProc = proc;
    te->finalizerProc = finalizerProc;
    // 设置私有数据
    te->clientData = clientData;
    // 将新事件放入表头
    te->next = eventLoop->timeEventHead;
    eventLoop->timeEventHead = te;
    return id;
}
/*
 * 删除给定 id 的时间事件
 */
int aeDeleteTimeEvent(aeEventLoop *eventLoop, long long id)
{
    aeTimeEvent *te, *prev = NULL;
    // 遍历链表
    te = eventLoop->timeEventHead;
    while(te) {
        // 发现目标事件，删除
        if (te->id == id) {
            if (prev == NULL)
                eventLoop->timeEventHead = te->next;
            else
                prev->next = te->next;
            // 执行清理处理器
            if (te->finalizerProc)
                te->finalizerProc(eventLoop, te->clientData);
            // 释放时间事件
            zfree(te);
            return AE_OK;
        }
        prev = te;
        te = te->next;
    }
    return AE_ERR; 
}

事件调度过程

在redis.c中的main函数中首先调用主循环aeMain()函数。然后其中代用aeProcessEvents进行处理事件，这里注意一下Redis对于事件处理过程是先处理文件事件（如果是读事件，这里要根据触发的fd判断，是连接请求还是命令请求），再处理时间事件。
这里还有一个设计思想，因为要同时处理文件事件和时间事件，所以两者尽量都减少阻塞的时间，所以文件事件最长阻塞时间设置为下一个时间事件的到达时间，这样两者都不会过长的阻塞。

/*
 * 事件处理器的主循环
 */
void aeMain(aeEventLoop *eventLoop) {
    eventLoop->stop = 0;
    while (!eventLoop->stop) {
        // 如果有需要在事件处理前执行的函数，那么运行它
        if (eventLoop->beforesleep != NULL)
            eventLoop->beforesleep(eventLoop);
        // 开始处理事件
        aeProcessEvents(eventLoop, AE_ALL_EVENTS);
    }
}
/* 
 * 处理所有已到达的时间事件，以及所有已就绪的文件事件。
 * 如果不传入特殊 flags 的话，那么函数睡眠直到文件事件就绪，
 * 或者下个时间事件到达（如果有的话）。
 * 如果 flags 为 0 ，那么函数不作动作，直接返回。
 * 如果 flags 包含 AE_ALL_EVENTS ，所有类型的事件都会被处理。
 * 如果 flags 包含 AE_FILE_EVENTS ，那么处理文件事件。
 * 如果 flags 包含 AE_TIME_EVENTS ，那么处理时间事件。
 * 如果 flags 包含 AE_DONT_WAIT ，
 * 那么函数在处理完所有不许阻塞的事件之后，即刻返回。
 * 函数的返回值为已处理事件的数量
 */
int aeProcessEvents(aeEventLoop *eventLoop, int flags)
{
    int processed = 0, numevents;
    //如果AE_TIME_EVENTS 和 AE_FILE_EVENTS都没有则返回
    if (!(flags & AE_TIME_EVENTS) && !(flags & AE_FILE_EVENTS)) return 0;
    /* Note that we want call select() even if there are no
     * file events to process as long as we want to process time
     * events, in order to sleep until the next time event is ready
     * to fire. */
    if (eventLoop->maxfd != -1 ||
        ((flags & AE_TIME_EVENTS) && !(flags & AE_DONT_WAIT))) {
        int j;
        aeTimeEvent *shortest = NULL;
        struct timeval tv, *tvp;

        // 获取最近的时间事件
        if (flags & AE_TIME_EVENTS && !(flags & AE_DONT_WAIT))
            shortest = aeSearchNearestTimer(eventLoop);
        if (shortest) {
            // 如果时间事件存在的话
            // 那么根据最近可执行时间事件和现在时间的时间差来决定文件事件的阻塞时间
            long now_sec, now_ms;
            // 计算距今最近的时间事件还要多久才能达到
            // 并将该时间距保存在 tv 结构中
            aeGetTime(&now_sec, &now_ms);
            tvp = &tv;
            tvp->tv_sec = shortest->when_sec - now_sec;
            if (shortest->when_ms < now_ms) {
                tvp->tv_usec = ((shortest->when_ms+1000) - now_ms)*1000;
                tvp->tv_sec --;
            } else {
                tvp->tv_usec = (shortest->when_ms - now_ms)*1000;
            }
            // 时间差小于 0 ，说明事件已经可以执行了，将秒和毫秒设为 0 （不阻塞）
            if (tvp->tv_sec < 0) tvp->tv_sec = 0;
            if (tvp->tv_usec < 0) tvp->tv_usec = 0;
        } else {
            // 执行到这一步，说明没有时间事件
            // 那么根据 AE_DONT_WAIT 是否设置来决定是否阻塞，以及阻塞的时间长度
            if (flags & AE_DONT_WAIT) {
                // 设置文件事件不阻塞
                tv.tv_sec = tv.tv_usec = 0;
                tvp = &tv;
            } else {
                // 文件事件可以阻塞直到有事件到达为止
                tvp = NULL; 
            }
        }
        // 处理文件事件，阻塞时间由 tvp 决定
        numevents = aeApiPoll(eventLoop, tvp);
        for (j = 0; j < numevents; j++) {
            // 从已就绪数组中获取事件
            aeFileEvent *fe = &eventLoop->events[eventLoop->fired[j].fd];
            int mask = eventLoop->fired[j].mask;
            int fd = eventLoop->fired[j].fd;
            int rfired = 0;
            // 读事件
            if (fe->mask & mask & AE_READABLE) {
                // rfired 确保读/写事件只能执行其中一个
                rfired = 1;
                fe->rfileProc(eventLoop,fd,fe->clientData,mask);
            }
            // 写事件
            if (fe->mask & mask & AE_WRITABLE) {
                if (!rfired || fe->wfileProc != fe->rfileProc)
                    fe->wfileProc(eventLoop,fd,fe->clientData,mask);
            }
            processed++;
        }
    }
    // 执行时间事件
    if (flags & AE_TIME_EVENTS)
        processed += processTimeEvents(eventLoop);
    return processed; /*返回处理的文件事件和时间事件数目和 */
}

参考：

Redis设计与实现
Redis的ae实现

Redis中的事件管理

Redis事件

EPOLL的封装

文件事件

时间事件

事件调度过程

鏈接、裝載與共享庫

C++協程概述

C++智能指針循環引用問題

C++11新特性解析

Redis的對象及命令

https://yachay.unat.edu.pe/blog/index.php?comment_area=format_blog&comment_component=blog&comment_co

linux以太網驅動總結