Redis之客戶端

本文主要介紹Redis客戶端實現(xiàn)，包括客戶端狀態(tài)快耿，與服務(wù)器的交互等內(nèi)容莫秆。

Redis是一對多服務(wù)器程序，通過使用由I/O多路復(fù)用技術(shù)實現(xiàn)的文件事件處理器极舔，Redis服務(wù)器使用單線程單進程的方式處理命令請求，并與多個客戶端進行網(wǎng)絡(luò)通信链瓦。

客戶端狀態(tài)由RedisClient結(jié)構(gòu)保存拆魏，服務(wù)器都為每個客戶端維持一個這樣的結(jié)構(gòu)，其中包括的信息有：
· 客戶端的套接字描述符慈俯；
· 客戶端的名字渤刃；
· 指向客戶端正在使用的數(shù)據(jù)庫的指針，以及該數(shù)據(jù)庫的號碼贴膘；
· 客戶端當前要執(zhí)行的命令卖子、命令的參數(shù)、以及執(zhí)行命令實現(xiàn)函數(shù)的指針步鉴；
· 客戶端的輸入緩沖區(qū)與輸出緩沖區(qū)揪胃；
· 客戶端的復(fù)制狀態(tài)信息，以及進行復(fù)制所需的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)氛琢；
· 客戶端執(zhí)行BRPOP喊递，BLPOP等列表阻塞命令時使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；
· 客戶端的事務(wù)狀態(tài)阳似，以及執(zhí)行watch命令時使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)骚勘；
· 客戶端執(zhí)行發(fā)布與訂閱功能時使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；
· 客戶端的身份驗證標志撮奏；
· 客戶端的創(chuàng)建時間俏讹，與服務(wù)器最后一次通信時間，以及客戶端的輸出緩沖區(qū)大小超出軟性限制的時間畜吊。

Redis服務(wù)器狀態(tài)結(jié)構(gòu)的clients屬性是一個鏈表泽疆，這個鏈表保存了所有與服務(wù)器連接的客戶端的狀態(tài)結(jié)構(gòu)，對客戶端執(zhí)行批量操作玲献，或者查找某個指定的客戶端殉疼，都可以通過遍歷client鏈表完成梯浪。

struct redisServer {
    // ...
    list *clients;

    // ...
};

下圖展示了這種結(jié)構(gòu)：

I、客戶端屬性

1.1 套接字描述符

客戶端狀態(tài)的fd屬性記錄了客戶端正在使用的套接字描述符：

typedef struct redisClient {
    //... 
    int fd;
    //...
} redisClient;

偽客戶端的fd屬性為-1瓢娜，這包括載入AOF的偽客戶端以及用于執(zhí)行Lua腳本的偽客戶端挂洛。

普通客戶端的fd為大于-1 的整數(shù)。

執(zhí)行CLIENT list命令可以列出目前所有連接到服務(wù)器的普通客戶端眠砾。

1.2 名字

可以使用CLIENT setname命令為客戶端設(shè)置一個名字虏劲，名字保存在RedisClient的那么屬性中。

1.3 標志

客戶端的標志屬性flags基類客戶端的角色褒颈，以及客戶端目前所處的狀態(tài)柒巫，存儲在redisClient的flags屬性中：
flags屬性可以是單個標志：flags = <flag>, 也可以是二進制多個標志: flags = <flag1> | <flag2> | ...

具體標志所表示的含義可以參見Redis文檔。

1.4 輸入緩沖區(qū)

客戶端狀態(tài)的輸入緩沖區(qū)用于保存客戶端發(fā)送的命令請求：

typedef struct redisClient {
    //...
    sds querybuf;
    //...
} redisClient;

1.5 命令與命令參數(shù)

在服務(wù)器將客戶端發(fā)送的命令請求保存到客戶端的querybuf屬性之后哈肖，服務(wù)器將對命令請求的內(nèi)容進行分析吻育，并將得出的命令參數(shù)以及命令參數(shù)的個數(shù)分別保存到客戶端狀態(tài)的argv屬性與argc屬性:

typedef struct redisClient {
    //...
    robj **argv;
    int argc;

    //...
} redisClient;

1.6 命令的實現(xiàn)函數(shù)

當服務(wù)器從協(xié)議內(nèi)容中分析并得出argv和argc屬性之后念秧，服務(wù)器會根據(jù)argv[0]的值淤井，在命令表中查找所對應(yīng)的命令實現(xiàn)函數(shù)。

下圖為一個命令表示例：

當程序在命令表中成功找到argv[0]所對應(yīng)的RedisCommand結(jié)構(gòu)時摊趾，會將客戶端狀態(tài)的cmd指針指向這個結(jié)構(gòu)币狠。

之后，服務(wù)器使用cmd屬相所指向的命令結(jié)構(gòu)砾层，以及argv和argc中保存的信息漩绵，完成客戶端命令。

1.7 輸出緩沖區(qū)

執(zhí)行命令所得到的回復(fù)會被保存到客戶端狀態(tài)的輸出緩沖區(qū)中肛炮，每個客戶端都有兩個輸出緩沖區(qū)止吐，一個緩沖區(qū)的大小是固定的，另一個是可變的：
· 固定大小的緩沖區(qū)用于保存長度較小的回復(fù)侨糟，如OK等碍扔，其以數(shù)組形式存儲；
· 可變大小的緩沖區(qū)用于保存那些長度比較大的回復(fù)秕重，如很多元素的集合不同，以鏈表形式存儲；

typedef struct redisClient {
    //...
    char buf[REDIS_REPLY_CHUNK_BYTES];
    int bufpos;  

    list *reply;

    //...
} redisClient;

buf是一個固定大小緩沖區(qū)的數(shù)組溶耘，bufpos屬性記錄了buf數(shù)組目前使用的字節(jié)數(shù)量二拐。

reply鏈表是可變緩沖區(qū)。

II凳兵、客戶端的創(chuàng)建與關(guān)閉

2.1 創(chuàng)建普通客戶端

前面已經(jīng)說過百新，服務(wù)器通過client鏈表來維護客戶端，每次創(chuàng)建的新客戶端都會添加到鏈表末尾庐扫。

2.2 關(guān)閉客戶端

服務(wù)器會因為多種原因關(guān)閉客戶端饭望，這里重點說明服務(wù)器為限制客戶端輸出緩沖區(qū)大小而采取的關(guān)閉客戶端措施澜倦。

· 硬性限制：如果緩沖區(qū)大小超過了硬性限制所設(shè)置的大小，則服務(wù)器立即關(guān)閉客戶端杰妓。

· 軟性限制：如果輸出緩沖區(qū)大小超過了軟性限制所設(shè)置的大小藻治，但還沒超過影響限制，服務(wù)器使用一個time屬性來記錄客戶端到達軟性限制的時間巷挥，如果緩沖區(qū)的大小一直超出軟性限制桩卵，并持續(xù)時間超過設(shè)定的時長，則會關(guān)閉客戶端倍宾；如果在未到達時長之前雏节，不再超出軟性限制，客戶端就不會關(guān)閉高职。

2.3 偽客戶端

服務(wù)器中包含兩個不需要socket的偽客戶端钩乍，分別執(zhí)行AOF load，與lua腳本

【參考】
[1] 《Redis設(shè)計與實現(xiàn)》

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