Redis学习笔记（十一） 服务器

Redis服务器负责与多个客户端建立网络通信，处理客户端发送的命令请求，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。

命令请求过程（以set命令为例）

1、客户端向服务器发送命令请求 SET KEY VALUE。

Redis服务器的命令请求来自于Redis客户端，当用户从客户端键入一个命令请求时，客户端会将这个命令命令请求请求转换成协议格式，然后通过连接到服务器的套接字，将协议格式的命令请求发送给服务器。

2、服务器接收并处理客户端发送来的命令请求 SET KEY VALUE，在数据库中进行设置操作，并产生命令回复OK。

读取套接字中的协议格式命令请求，并将其保存在客户端状态的输入缓冲区中。

对输入缓冲区中的命令请求进行解析，提取出命令请求中包含的命令参数，以及命令参数的格式，分别将参数和参数个数保存到客户端状态的argv和argc属性中

调用命令执行器，执行客户端指定的命令。

命令执行器：

1、查找命令。

2、执行预备操作。检查命令、命令参数、客户端身份验证、检查服务器内存占用情况、事务、服务器状态、是否监听等）

3、调用命令实现函数，产生命令回复函数，保存在客户端状态的输出缓存区

4、执行后续工作：（慢查询检查记录日志；根据命令耗时更新redisCommand结构的milliseconds属性、calls计数器加1；如果开启了AOF，如果是写命令则写入到AOF缓冲区；如果有其他从服务器正在复制当前的服务器，那么服务器会将刚刚执行的命令传播给所有从服务器。）

3、服务器将命令回复OK发送为客户端。

当客户端套接字变为可写状态时，服务器会执行命令回复处理器，将保存在客户端缓冲区的命令回复发送给客户端。

4、客户端接收服务器返回的命令回复OK，并将这个回复打印给用户观看。客户端收到协议格式的命令回复后，将其转换为人类可读的格式，并打印。

serverCron函数

Redis服务器中的serverCron函数每100毫秒执行一次，这个函数负责管理服务器的资源，并保持服务器自身的良好运转。

1、更新服务器缓存时间，为减少系统调用获取当前时间的次数，服务器状态中的unixtime和mstime属性被用作当前时间的缓存：

struct redisServer{
    //保存了秒级精度的当前unix时间戳
    time_t unixtime;
    //保存了毫秒级精度的系统当前unix时间戳
    long long mstime;
    //默认每10秒更新一次事件缓存，用于计算键的空转时间。
    unsigned lruclock:22
}

服务器只会在打印日志、更新服务器LRU始终、决定是否执行持久化任务、计算服务器上线时间这类对事件精度不高的功能上用；对于为键设置过期事件、添加慢日志这种需要高精度事件的功能来说，服务器还是会再次执行系统调用，从而获得更准确的系统当前事件。

每个Redis对象都有一个lru属性，这个lru属性保存了对象最后一次被命令访问的时间：

typedef struct redisObject{
    unsigned lru:22'
} robj;

serverCron函数中的trackOperationsPerSecond函数会以每100毫秒一次的频率执行，这个函数的功能以抽样计算的方式，估算并记录服务器在最近一秒钟处理的命令请求数量，这个值通过INFO status命令的instantaneous_ops_per_sec域查看。
2、更新服务器内存峰值记录：服务器状态中的stat_peak_memory属性记录服务器的内存峰值大小：

struct redisServer{
    //已使用内存峰值
    size_t stat_peak_memory;
}

3、处理sigterm信号

static void sigtermHandler(int sig){
    //打印日志
    redisLogFromHandler(REDIS_WARNING,"received sigterm,scheduling shutdown...");
    //打开关闭标识
    server.shutdown_asap=1;
}

struct redisServer{
    //serverCron函数运行时，程序灰度服务器状态的shutdown_asap属性进行检查，并根据属性值决定是否关闭服务器。
    //关闭服务器的标识
    //值为1时，关闭服务器
    //值为0时，不做动作
    int shutdown_asap;
}

4、管理客户端资源

serverCron函数每次执行都会调用clientCron函数，clientsCron函数会对一定数量的客户端进行检查：如果客户端与服务器之间的连接已经超时，那么程序释放这个客户端；如果客户端在上一次执行命令请求后，输入缓冲区的大小超过了一定的长度，那么程序会释放客户端当前的输入缓冲区，重新创建一个迷人大小的输入缓冲区，防止客户端的输入缓冲区耗费过多的资源。

5、管理数据库资源 ：删除过期键，如有需要，对字典进行收缩操作。

6、执行被延迟的BGREWRITEAOF

如果BGSAVE执行期间，客户端发来BGREWRITEAOF命令，则需要延迟到BGSAVE命令执行完成后。

7、检查持久化操作运行状态

服务器状态使用rdb_child_pid\aof_child_pid属性记录执行BGSAVe命令和BGREWRITEAOF命令的子进程ID,用于检查命令是否正在执行

struct redisServer{
    //记录执行BGSAVE命令的紫禁城，如果没有执行则为-1
    pid_t rdb_child_pid;
    //记录执行BGREWRITEAOF命令的子进程ID,没执行则为-1
    pid_t aof_child_pid;
}

8、将AOF缓冲区中的内容写入AOF文件

9、关闭异步客户端（检查输出缓冲区大小）

10、增加cronloops计数器的值（没执行serverCron函数N次就执行一次指定的代码）

初始化服务器

1、初始化服务器状态结构，创建一个struct redisServer类型的实例变量server作为服务器的状态。

initServerConfig函数完成的主要工作：

设置服务器运行ID

设置服务器的默认运行频率

设置服务器的默认配置文件路径

设置服务器的运行架构

设置服务器的默认端口号

设置服务器默认RDB持久化条件和APF持久化条件

初始化服务器LRU时钟

创建命令表

2、载入配置项修改默认的配置。

3、初始化服务器数据结构

在执行initServerConfig函数初始化server状态时，程序只创建命令表一个数据结构，服务器在次数初始化其他数据结构：

server.clients链表，记录所有与服务器相连接的客户端状态

erver.db数组，包含服务器的所有数据库。

保存频道订阅信息的server.pubsub_channels字典以及保存模式订阅信息的server_publsub_patterns链表。

执行Lua脚本的Lua环境 server.lua；

用于保存慢查询日志的server.slwlog链表

除了初始化数据结构之外，initServer还进行了一些非常重要的设置操作：

为服务器设置进程信号处理器。

创建共享对象。

打开服务器的监听端，并未监听套接字关联连接应答事件处理时，等待服务器正式运行时接收客户端连接。

为serverCron函数创建时间事件，等待服务器正式运行时，执行serverCron函数。

如果AOF持久化功能打开，那么打开现有的AOF文件，如果文件不存在则创建新的AOF文件

初始化服务器的后台I/O模块，为将来的I/O操作做准备。

执行完以上内容那么你就看到了熟悉的画面：

4、还原数据库装填

在完成对服务器状态server变量的初始化后，服务器需要载入RDB文件或者AOF文件，并根据文件记录的内容还原数据库状态

5、执行事件循环

到此服务器的初始化工作圆满完成，服务器现在开始可以接收客户端的连接请求，并处理客户端发来的命令请求。

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写到这里，非常有冲动写一下.net 程序初始化以及运行过程服务端做了那些事情，着手准备！

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每天学一点，总会有收获。

说明：尊重作者知识产权，文中内容参考《Redis设计与实现》，仅在此做学习与大家分享。