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Redis 服务器线程与事件循环解析

Redis 服务器线程与事件循环解析

文章目录

  • 事件循环线程
  • 事件循环相关源码文件
  • 事件主循环机制
  • 睡眠钩子(Hooks)机制
  • 睡眠钩子的实现
  • Epoll 实战:键盘输入监听

事件循环线程

众所周知,Redis 服务器启动时会开启六个线程:

  1. Thread-1 [redis-server](主线程)
  2. Thread-2 [bio_close_file](后台 I/O 线程 - 文件关闭)
  3. Thread-3 [bio_aof](后台 I/O 线程 - AOF 刷盘)
  4. Thread-4 [bio_lazy_free](后台 I/O 线程 - 惰性删除)
  5. Thread-5 [jemalloc_bg_thd](内存整理线程)
  6. Thread-6 [jemalloc_bg_thd](内存整理线程)

而事件循环则位于Thread-1 [redis-server](主线程)中。

事件循环相关源码文件

源码文件说明
ae.c事件驱动循环核心
ae_epoll.cLinux 系统实现(epoll)
ae_evport.cSolaris 专用
ae_kqueue.cmacOS 专用
ae_select.c老旧 Linux 或兼容模式使用
ebuckets.c事件桶管理
eventnotifier.c事件通讯器

事件主循环机制

Redis 的事件主循环位于ae.c中,核心代码如下:

voidaeMain(aeEventLoop*eventLoop){eventLoop->stop=0;while(!eventLoop->stop){aeProcessEvents(eventLoop,AE_ALL_EVENTS|AE_CALL_BEFORE_SLEEP|AE_CALL_AFTER_SLEEP);}}

但死循环非常消耗 CPU,Redis 是如何让线程进入睡眠等待的呢?

真正的“睡眠”发生在aeApiPoll中,其核心是调用系统epoll_wait

staticintaeApiPoll(aeEventLoop*eventLoop,structtimeval*tvp){aeApiState*state=eventLoop->apidata;intretval,numevents=0;retval=epoll_wait(state->epfd,state->events,eventLoop->setsize,tvp?(tvp->tv_sec*1000+(tvp->tv_usec+999)/1000):-1);if(retval>0){intj;numevents=retval;for(j=0;j<numevents;j++){intmask=0;structepoll_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|AE_READABLE;if(e->events&EPOLLHUP)mask|=AE_WRITABLE|AE_READABLE;eventLoop->fired[j].fd=e->data.fd;eventLoop->fired[j].mask=mask;}}elseif(retval==-1&&errno!=EINTR){panic("aeApiPoll: epoll_wait, %s",strerror(errno));}returnnumevents;}
  • epoll_wait就是实现“睡眠”的系统调用。
  • 当没有事件时,线程在此阻塞,不消耗 CPU。

睡眠钩子(Hooks)机制

为了在睡眠前后执行必要逻辑,Redis 提供了钩子函数。

initServer函数中注册:

aeSetBeforeSleepProc(server.el, beforeSleep); aeSetAfterSleepProc(server.el, afterSleep);

aeProcessEvents中调用:

if (eventLoop->beforesleep != NULL && (flags & AE_CALL_BEFORE_SLEEP)) eventLoop->beforesleep(eventLoop); if (eventLoop->aftersleep != NULL && flags & AE_CALL_AFTER_SLEEP) eventLoop->aftersleep(eventLoop);

作用

  • beforeSleep:处理客户端写回、检查阻塞超时、计算下一次epoll_wait的超时时间等。
  • afterSleep:清理或重置休眠期间的状态。

这些钩子避免了无限循环中 CPU 空转,是 Redis 高效的核心之一。


睡眠钩子的实现

beforeSleep钩子和afterSleep钩子的实现都在server.c中,分别是void beforeSleep(struct aeEventLoop *eventLoop)和void afterSleep(struct aeEventLoop *eventLoop)。
实现上beforeSleep远比afterSleep复杂。

Epoll 实战:键盘输入监听

我们可以编写代码练习epoll的使用,模拟 Redis 的事件监听机制。

#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<sys/epoll.h>#include<unistd.h>// 简单的错误处理宏#definepanic(fmt,...)\do{fprintf(stderr,"FATAL ERROR: "fmt" (%s:%d)\n",##__VA_ARGS__,__FILE__,__LINE__);\exit(1);}while(0)typedefstructepoll_eventEvent;intmain(void){intepfd=epoll_create(1);if(epfd<0){panic("epoll_create");return1;}// 设置监听标准输入(键盘)Event ev;ev.events=EPOLLIN;ev.data.fd=STDIN_FILENO;if(epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,STDIN_FILENO,&ev)<0){panic("epoll_ctl");return1;}Event events[10];charbuf[1024];// 事件循环for(;;){intnfds=epoll_wait(epfd,events,10,-1);if(nfds<0){panic("epoll_wait");return1;}// 处理就绪事件for(inti=0;i<nfds;i++){if(events[i].data.fd==STDIN_FILENO){intnread=read(STDIN_FILENO,buf,sizeof(buf));if(nread>0){buf[nread]='\0';printf("键盘输入: %s",buf);}}}}close(epfd);return0;}

编译运行

gcc epoll_test.c -o epoll_test ./epoll_test

这个程序会在没有输入时“睡眠”,输入内容按回车后被唤醒,完美模拟了 Redis 的事件处理模型。

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