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Redis運行邏輯——探究其內(nèi)在秘密
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Redis是一款開源的NoSQL（非關(guān)系型）數(shù)據(jù)庫，被廣泛應(yīng)用于緩存、消息隊列、實時統(tǒng)計等方面。其快速、高效、可擴(kuò)展的特性，使得Redis成為了眾多應(yīng)用場景下的首選之一。那么，Redis是如何運作的呢？接下來就讓我們探究其內(nèi)在秘密。
一、Redis的啟動
Redis啟動的方式有兩種：一是通過命令行輸入“redis-server”并回車；二是通過配置文件啟動，命令行輸入“redis-server /path/to/redis.conf”。
Redis啟動后，會在一個新的進(jìn)程中運行。在主函數(shù)中，Redis會初始化和載入各種參數(shù)、配置文件和模塊等；然后，Redis會創(chuàng)建一個TCP監(jiān)聽套接字（listen socket），并將其綁定到指定的IP和端口上（默認(rèn)端口是6379）；Redis進(jìn)入事件循環(huán)（event loop）中，等待客戶端連接請求。
二、Redis的事件循環(huán)
Redis中的事件循環(huán)采用了高性能、高效率的I/O多路復(fù)用機(jī)制，即使用了epoll（在Linux下）或kqueue（在BSD下）等操作系統(tǒng)提供的異步I/O接口。
在事件循環(huán)中，Redis會處理客戶端的命令、網(wǎng)絡(luò)I/O、定時事件、持久化等各種任務(wù)。接下來，我們將從這些方面介紹Redis事件循環(huán)的內(nèi)部實現(xiàn)。
1. 客戶端命令處理
Redis采用了單線程的方式處理客戶端請求，即有多個客戶端同時連接Redis服務(wù)器時，所有的網(wǎng)絡(luò)I/O和命令處理均是由同一個線程處理的。不過，Redis在處理命令時，采用了多路復(fù)用機(jī)制，從而不會因為某個請求的阻塞而影響其他請求的處理。
Redis在處理客戶端命令時，其代碼大致如下：
while(1) {
/* 阻塞等待網(wǎng)絡(luò)I/O事件的發(fā)生 */
aeWt(loop);
/* 處理事件 */
processEvents();
}
2. 網(wǎng)絡(luò)I/O
Redis的事件循環(huán)采用了異步I/O接口epoll（在Linux下）或kqueue（在BSD下）等，并使用非阻塞I/O的方式，從而避免了每個連接都需要一個獨立的線程的問題。同時，Redis采用事件模型進(jìn)行處理，即將網(wǎng)絡(luò)I/O事件轉(zhuǎn)換為事件對象，并維護(hù)一個事件隊列。
Redis中，與網(wǎng)絡(luò)I/O相關(guān)的代碼大致如下：
/* 創(chuàng)建并初始化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽套接字 */
listen_fd = anetTcpServer(err,len,port,bindaddr);
if (listen_fd == ANET_ERR) {
fprintf(stderr, "Opening port %d: %s\n", port, err);
exit(1);
}
/* 將監(jiān)聽套接字作為I/O事件的對象，并綁定網(wǎng)絡(luò)I/O事件處理函數(shù) */
aeCreateFileEvent(loop, listen_fd, AE_READABLE, acceptTcpHandler,NULL);
3. 定時事件
Redis中的定時事件，主要用于進(jìn)行持久化操作（如RDB快照，AOF日志等）和數(shù)據(jù)淘汰（如設(shè)置過期時間的鍵）。通過設(shè)置定時器，并維護(hù)一個新的事件隊列，Redis可以在指定的時間間隔內(nèi)，自動執(zhí)行相應(yīng)的事件處理函數(shù)。
Redis中，定時事件的相關(guān)代碼大致如下：
/* 設(shè)置事件循環(huán)的定時器 */
aeCreateTimeEvent(loop, 1, serverCron, NULL, NULL);
三、Redis的持久化
Redis的持久化機(jī)制，主要分為兩種：一是RDB快照（snapshotting）；二是AOF日志（append-only file）。通過持久化機(jī)制，Redis可以將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)寫入到磁盤中，以避免Redis進(jìn)程退出或異常崩潰后，數(shù)據(jù)的丟失。
RDB快照機(jī)制，主要是通過fork子進(jìn)程的方式，將Redis的內(nèi)存數(shù)據(jù)快照寫入到磁盤上（類似于操作系統(tǒng)的內(nèi)存映射文件）。這樣，在Redis異常退出或崩潰時，可以自動從磁盤上的快照文件中恢復(fù)數(shù)據(jù)。
AOF日志機(jī)制，主要是通過將Redis處理的每個寫命令，追加寫入到磁盤上的指定文件中。當(dāng)Redis重啟時，可以通過重新執(zhí)行AOF日志文件中的所有寫命令，來恢復(fù)Redis的數(shù)據(jù)狀態(tài)。
Redis持久化機(jī)制的相關(guān)代碼大致如下：
/* 啟用RDB快照持久化 */
save_params[0].seconds = 60; /* 60秒鐘間隔一次RDB快照 */
save_params[0].changes = 10000; /* 如果Redis中的鍵值對數(shù)目超過10000個，則執(zhí)行RDB快照 */
rdbSaveBackground("/path/to/redis.rdb");
/* 啟用AOF日志持久化 */
redisSetAppendOnly(redis_server, 1);
redisSetAppendFilename(redis_server, "/path/to/redis.aof");
redisSetAppendfsync(redis_server, AOF_FSYNC_ALWAYS);
綜上所述，Redis的事件循環(huán)、持久化機(jī)制等，都是通過高效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和多路復(fù)用等技術(shù)手段實現(xiàn)的。這些技術(shù)手段，不僅使Redis具有高性能、高可用性和高可擴(kuò)展性，同時也是學(xué)習(xí)和掌握Redis的一個重要方面。
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