redis 系列20 伺服器上_ZenDei技術網路在線

一.客戶端與服務端交互本篇簡單介紹下伺服器，伺服器運行涉及的內部原理知識很多，主要瞭解Redis伺服器內部要做哪些事情，需要開發人員去干預的比較少。Redis伺服器負責與多個客戶端建立網路連接，處理客戶端發送的命令請求，在資料庫中保存客戶端執行命令所產生的數據，並通過資源管理來維持伺服器自身的運轉 ...

一.客戶端與服務端交互

　　本篇簡單介紹下伺服器，伺服器運行涉及的內部原理知識很多，主要瞭解Redis伺服器內部要做哪些事情，需要開發人員去干預的比較少。Redis伺服器負責與多個客戶端建立網路連接，處理客戶端發送的命令請求，在資料庫中保存客戶端執行命令所產生的數據，並通過資源管理來維持伺服器自身的運轉。本節先說客戶端與伺服器交互原理：伺服器與客戶端進行了什麼交互，伺服器中的各個不同組件又是如何協作的。在詳細瞭解客戶端與伺服器在執行命令請求時所做的各種工作之前，先慨括看下命令請求的執行步驟過程：

　　　　(1) 客戶端向伺服器發送命令請求，比如set key value 。

　　　　(2) 伺服器接收並處理客戶端發來的命令請求，在資料庫中進行設置操作，並產生命令回覆OK。

　　　　(3) 伺服器將命令回覆OK發送給客戶端。

　　　　(4) 客戶端接收伺服器返回的命令回覆OK，並列印給用戶看。

　　1.1 客戶端發送命令請求

　　　　Redis伺服器的命令請求來自Redis客戶端，當用戶在客戶端中輸入一個命令請求時，客戶端會將這個命令請求轉換成協議格式，然後通過連接到伺服器的套接字，將協議格式的命令請求發送給伺服器。

　　1.2 服務端讀取命令

　　　　當客戶端與伺服器之間的連接套接字因為客戶端的寫入而變得可讀時，伺服器將調用命令請求處理器來執行以下操作：

(1) 讀取套接字中協議格式的命令請求，並將其保存到客戶端狀態的輸入緩衝區裡面。

(2) 對輸入緩衝區中的命令請求進行分析，提取出命令請求中包含的命令參數，以及命令參數的個數。分別保存到服務端記錄客戶端狀態的argv和argc屬性中。

(3) 調用命令執行器，執行客戶端指定的命令。

　　1.3 命令執行器

　　　　(1) 查找命令實現

　　　　　　命令執行器要做的第一件事就是根據客戶端狀態的argv[0]參數，在命令表(command table)中查找參數所指定的命令，並將找到的命令保存到客戶端狀態的cmd屬性裡面。命令表是一個字典，字典的鍵是一個個命令的名字，比如常見的如： get , set ,del等命令，字典的值則是一個個redisCommand結構，每個結構記錄了一個命令的實現信息。redisCommand結構的主要屬性就不在此瞭解。

　　　　(2) 執行預備操作

　　　　　　伺服器已經將執行命令所需的命令實現函數(客戶端狀態的cmd屬性)，參數(客戶端狀態的argv屬性)，參數個數(客戶端狀態的argc屬性)都收集全了，但在真正執行命令之前，程式還要進行一些預備操作，確保命令可以正確，順利地被執行。簡單說包括：1.檢查cmd屬性中命令是否正確。2.參數以及參數個數是否正確。3.是否通過身份驗證。4.如果打開了maxmemory功能，那麼在執行命令之前，先檢查伺服器記憶體占用情況，需要時進行記憶體回收，以接下來的命令可以順利執行。5.如果伺服器正在進行數據載入，那麼客戶端發送的命令會被伺服器拒絕。6.如果客戶端當前正使用subscribe命令訂閱頻道，或者用psubscribe命令訂閱模式，那麼其它命令都會被伺服器拒絕，8.如果客戶端正在執行事務，那麼伺服器只會執行客戶端發來的exec,discard,multi,watch命令，其它命令都會被放進事務隊列中。9如果伺服器開啟了監視器功能，那麼伺服器會將要執行的命令和參數信息發送給監視器。10.如果伺服器因為執行Lua腳本而超時併進入阻塞狀態，那麼其他命令會被伺服器拒絕。註意：如果伺服器是在複製或者集群模式下，預備操作會更多。完成了以上預備操作之後，伺服器才會執行命令。

　　　　(3) 執行命令實現函數操作

　　　　　　伺服器已經將要執行命令的實現保存到了客戶端狀態的cmd屬性里，並將命令的參數和參數個數分別保存到了客戶端狀態的argv屬性和argv屬性中，當伺服器決要執行命令時，內部只要執行以下語句就可以了:

    //clinet是指向客戶端狀態的指針    
    client->cmd->proc(client);

　　　　　　當執行命令操作後，會產生相應的命令回覆，比如ok, 這些回覆會被保存在客戶端狀態的輸出緩衝區裡面(redisClient結構的buf屬性和reply屬性)，之後還會為客戶端的套接字關聯命令回覆處理器，這個處理器命令回覆返回給客戶端。

　　　　(4)執行後續工作

　　　　　　當執行命令實現函數之後，伺服器還需要執行後續工作：1.如果伺服器開啟了慢查詢日誌功能，那麼慢查詢日誌模塊會添加一條新的慢查詢日誌。2.根據執行命令所耗時的時長，更新被執行命令的redisCommand結構的millisecondes屬性，並將命令的redisCommand結構的calls計數器值增一。3.如果開啟了AOF功能，剛執行的命令請求寫入到AOF緩衝區中。4.如果有從伺服器正在複製，那麼該命令會傳播給所有從伺服器。

當以上操作都執行完了後，伺服器就可以繼續從文件事件處理器中取出並處理下一個命令請求了。

二. serverCron函數

　　在上節中介紹了客戶端與服務端交互過程，這節瞭解serverCron函數執行操作，並說明這些操作對於伺服器維持正常運行有何幫助。 redis伺服器中的serverCron函數預設每隔100毫秒執行一次，負責管理伺服器的資源，並保存執行器自身的良好運轉。

　　2.1 更新伺服器時間緩存　　

　　redis伺服器中有不少功能需要獲取系統當前時間，每次獲取系統的當前時間都需要執行一次系統調用，為了減少系統調用的執行次數，伺服器狀態redisServer結構的unixtime屬性和mstime屬性被用作當前時間的緩存。預設每隔100毫秒一次頻率更新unixtime屬性和mstime屬性，所以這兩個屬性記錄的時間的精確度並不高。一般用在伺服器列印日誌、更新伺服器的LRU時鐘、決定是否執行持久化任務、計算伺服器上線的時間(uptime)等這類對時間精度度要求不高的功能上。對於要求精確度高的時間，會再次執行系統調用獲取，一般用在為鍵設置過期時間、添加慢日誌等功能上。

　　2.2 更新LRU時鐘

　　LRU全稱是Least Recently Used，即近期最少使用演算法。用於記憶體數據清除方面，在第15篇中有介紹。伺服器狀態redisServer結構的lruclock屬性保存了伺服器的LRU時鐘。預設每隔10秒更新一次時鐘緩存。通過該演算法計算一個資料庫鍵的空轉時間。

    127.0.0.1:6379> set msg "hello"
    OK
    127.0.0.1:6379> object idletime msg
    (integer) 8
    127.0.0.1:6379> object idletime msg
    (integer) 14

　　在Redis4.0版本中，感覺這個空轉時鐘很精確，不像預設10秒一次更新lurclock屬性的值。