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1 單線程模型設計
單線程模型爲何效率高
- 純內存操作
- 基於非阻塞的IO多路複用機制
- 避免了多線程的頻繁上下文切換
2 文件事件處理器
Redis 基於 Reactor 模式開發了自己的網絡事件處理器 - 文件事件處理器（file event handler，後文簡稱爲 FEH），而該處理器又是單線程的，所以redis設計爲單線程模型。
- 採用I/O多路複用同時監聽多個socket，根據socket當前執行的事件來爲 socket 選擇對應的事件處理器。
- 當被監聽的socket準備好執行
accept、read、write、close等操作時，和操作對應的文件事件就會產生，這時FEH就會調用socket之前關聯好的事件處理器來處理對應事件。
所以雖然FEH是單線程運行，但通過I/O多路複用監聽多個socket，不僅實現高性能的網絡通信模型，又能和 Redis 服務器中其它同樣單線程運行的模塊交互，保證了Redis內部單線程模型的簡潔設計。
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下面講講文件事件處理器的幾個組成部分。
2.1 socket
文件事件就是對socket操作的抽象， 每當一個 socket 準備好執行連接accept、read、write、close等操作時， 就會產生一個文件事件。 一個服務器通常會連接多個socket， 多個socket可能併發產生不同操作，每個操作對應不同文件事件。
2.2 I/O多路複用程序
I/O 多路複用程序會負責監聽多個socket。
儘管文件事件可能併發出現， 但 I/O 多路複用程序會將所有產生事件的socket放入隊列， 通過該隊列以有序、同步且每次一個socket的方式向文件事件分派器傳送socket。
當上一個socket產生的事件被對應事件處理器執行完後， I/O 多路複用程序纔會向文件事件分派器傳送下個socket， 如下：
I/O多路複用程序的實現
Redis 的 I/O 多路複用程序的所有功能都是通過包裝常見的 select 、 epoll 、 evport 和 kqueue 這些 I/O 多路複用函數庫實現的。
每個 I/O 多路複用函數庫在 Redis 源碼中都對應一個單獨的文件：
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因爲 Redis 爲每個 I/O 多路複用函數庫都實現了相同的 API ， 所以 I/O 多路複用程序的底層實現是可以互換的。Redis 在 I/O 多路複用程序的實現源碼ae.c文件中宏定義了相應規則，使得程序在編譯時自動選擇系統中性能最高的 I/O 多路複用函數庫作爲 Redis 的 I/O 多路複用程序的底層實現：性能降序排列。
2.3 文件事件分派器
文件事件分派器接收 I/O 多路複用程序傳來的socket， 並根據socket產生的事件類型， 調用相應的事件處理器。
2.4 文件事件處理器
服務器會爲執行不同任務的套接字關聯不同的事件處理器， 這些處理器是一個個函數， 它們定義了某個事件發生時， 服務器應該執行的動作。
處理器映射
Redis 爲各種文件事件需求編寫了多個處理器，若客戶端：
- 連接Redis，對連接服務器的各個客戶端進行應答，就需要將socket映射到連接應答處理器
- 寫數據到Redis，接收客戶端傳來的命令請求，就需要映射到命令請求處理器
- 從Redis讀數據，向客戶端返回命令的執行結果，就需要映射到命令回覆處理器
當主服務器和從服務器進行復制操作時， 主從服務器都需要映射到特別爲複製功能編寫的複製處理器。
2.5 文件事件的類型
I/O 多路複用程序可以監聽多個socket的 ae.h/AE_READABLE 事件和 ae.h/AE_WRITABLE 事件， 這兩類事件和套接字操作之間的對應關係如下：
- 當socket可讀（比如客戶端對Redis執行
write/close操作），或有新的可應答的socket出現時（即客戶端對Redis執行connect操作），socket就會產生一個AE_READABLE事件
[圖片上傳失敗...(image-77efd2-1598968387613)] - 當socket可寫時（比如客戶端對Redis執行read操作），socket會產生一個AE_WRITABLE事件。
[圖片上傳失敗...(image-6ea1a3-1598968387613)]
I/O多路複用程序可以同時監聽AE_REABLE和AE_WRITABLE兩種事件，要是一個socket同時產生這兩種事件，那麼文件事件分派器優先處理AE_REABLE事件。即一個socket又可讀又可寫時， Redis服務器先讀後寫socket。
3 總結
最後，讓我們梳理一下客戶端和Redis服務器通信的整個過程：
- Redis啓動初始化時，將連接應答處理器跟AE_READABLE事件關聯。
- 若一個客戶端發起連接，會產生一個
AE_READABLE事件，然後由連接應答處理器負責和客戶端建立連接，創建客戶端對應的socket，同時將這個socket的AE_READABLE事件和命令請求處理器關聯，使得客戶端可以向主服務器發送命令請求。 - 當客戶端向Redis發請求時（不管讀還是寫請求），客戶端socket都會產生一個
AE_READABLE事件，觸發命令請求處理器。處理器讀取客戶端的命令內容， 然後傳給相關程序執行。 - 當Redis服務器準備好給客戶端的響應數據後，會將socket的
AE_WRITABLE事件和命令回覆處理器關聯，當客戶端準備好讀取響應數據時，會在socket產生一個AE_WRITABLE事件，由對應命令回覆處理器處理，即將準備好的響應數據寫入socket，供客戶端讀取。 - 命令回覆處理器全部寫完到 socket 後，就會刪除該socket的
AE_WRITABLE事件和命令回覆處理器的映射。
參考
- 《Redis 設計與實現》