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  • Redis 客户端

      Redis 是一种一对多服务器程序,一个服务器可以被多个客户端连接,每个客户端向服务端发送请求,服务端处理请求并返回结果给客户端。

    但是 Redis 是以单线程的方式运行的,所以 Redis 通过使用 IO 多路复用技术实现的文件处理器,处理多个客户端的请求。这个后面会补充。

    这一节我们主要讲一下 Reids 客户端的一些属性。

    Redis 客户端属性

    对于每一个连接Redis服务器的客户端来说,服务器都会给客户端建立相应的 redis.h/redisClient 结构,这个结构保存了客户端当前的状体信息,以及执行相应功能时需要用到的数据结构。

    客户端的属性可以分为两类:

    • 通用属性,一般客户端建立连接都用得到的属性。
    • 特定功能相关的属性,比如执行事务时用到的 mstate 属性,执行 WATCH 命令时用到的 watched_keys 属性等等。

    本章主要介绍下客户端通用属性。

    套接字描述符

    客户端状态的 fd 属性记录了客户端正在使用的套接字描述符:

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

    根据客户端类型的不同, fd 属性的值可以是 -1 或者是大于 -1 的整数:

    • 伪客户端(fake client)的 fd 属性的值为 -1 : 伪客户端处理的命令请求来源于 AOF 文件或者 Lua 脚本, 而不是网络, 所以这种客户端不需要套接字连接, 自然也不需要记录套接字描述符。 目前 Redis 服务器会在两个地方用到伪客户端, 一个用于载入 AOF 文件并还原数据库状态, 而另一个则用于执行 Lua 脚本中包含的 Redis 命令。
    • 普通客户端的 fd 属性的值为大于 -1 的整数: 普通客户端使用套接字来与服务器进行通讯, 所以服务器会用 fd 属性来记录客户端套接字的描述符。 因为合法的套接字描述符不能是 -1 , 所以普通客户端的套接字描述符的值必然是大于 -1 的整数。

    可以看一下我本机客户端的 fd 属性:

    名字

    在默认情况下, 一个连接到服务器的客户端是没有名字的,可以看下我本机客户端 name 属性:

    可以使用 CIENT setname 命令为客户端设置一个名字,让客户端变得清晰一些:

     

     客户端的名字记录在客户端状态的 name 属性里面:

    typedef struct redisClient {
    
        // ...
    
        robj *name;
    
        // ...
    
    } redisClient;

    如果客户端没有为自己设置名字, 那么相应客户端状态的 name 属性指向 NULL 指针; 相反地, 如果客户端为自己设置了名字, 那么 name 属性将指向一个字符串对象, 而该对象就保存着客户端的名字。

    标志

    客户端的标志属性 flags 记录了客户端的角色(role),以及客户端目前所处的状态:

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

    flags 属性的值可以是单个标志,可以是多个标志的或,例如:

    # 客户端是一个主服务器
    REDIS_MASTER
    
    # 客户端正在被列表命令阻塞
    REDIS_BLOCKED
    
    # 客户端正在执行事务,但事务的安全性已被破坏
    REDIS_MULTI | REDIS_DIRTY_CAS
    
    # 客户端是一个从服务器,并且版本低于 Redis 2.8
    REDIS_SLAVE | REDIS_PRE_PSYNC
    
    # 这是专门用于执行 Lua 脚本包含的 Redis 命令的伪客户端
    # 它强制服务器将当前执行的命令写入 AOF 文件,并复制给从服务器
    REDIS_LUA_CLIENT | REDIS_FORCE_AOF | REDIS_FORCE_REPL

    输入缓冲区

    客户端状态的输入缓冲区用于保存客户端发送的命令请求:

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

    其中 querybuf 是个 sds(简单动态字符串)类型的值,值的注意的是:

    输入缓冲区的大小会根据输入内容动态地缩小或者扩大, 但它的最大大小不能超过 1 GB , 否则服务器将关闭这个客户端。

    命令与命令行参数

    在服务器将客户端发送的命令请求保存到客户端状态的 querybuf 属性之后, 服务器将对命令请求的内容进行分析, 并将得出的命令参数以及命令参数的个数分别保存到客户端状态的 argv 属性和 argc 属性:

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

    argv 属性是一个数组, 数组中的每个项都是一个字符串对象: 其中 argv[0] 是要执行的命令, 而之后的其他项则是传给命令的参数。

    argc 属性则负责记录 argv 数组的长度,举个例子:

     

    则,上述结构在内存中的:

     命令的实现函数

    当服务器拿到客户端的 argv 属性和 argc 属性的值之后, 服务器将根据项 argv[0] 的值, 在命令表中查找命令所对应的命令实现函数。

    命令表, 该表是一个字典, 字典的键是一个 SDS 结构, 保存了命令的名字, 字典的值是命令所对应的 redisCommand 结构, 这个结构保存了命令的实现函数、 命令的标志、 命令应该给定的参数个数、 命令的总执行次数和总消耗时长等统计信息。

    当程序在命令表中成功找到 argv[0] 所对应的 redisCommand 结构时, 它会将客户端状态的 cmd 指针指向这个结构:

    typedef struct redisClient {
    
        // ...
    
        struct redisCommand *cmd;
    
        // ...
    
    } redisClient;

    之后, 服务器就可以使用 cmd 属性所指向的 redisCommand 结构, 以及 argv 、 argc 属性中保存的命令参数信息, 调用命令实现函数, 执行客户端指定的命令。

    输出缓冲区

    执行命令所得的命令回复会被保存在客户端状态的输出缓冲区里面, 每个客户端都有两个输出缓冲区可用, 一个缓冲区的大小是固定的, 另一个缓冲区的大小是可变的:

    • 固定大小的缓冲区用于保存那些长度比较小的回复, 比如 OK 、简短的字符串值、整数值、错误回复,等等。
    • 可变大小的缓冲区用于保存那些长度比较大的回复, 比如一个非常长的字符串值, 一个由很多项组成的列表, 一个包含了很多元素的集合, 等等。

    客户端的固定大小缓冲区由 buf 和 bufpos 两个属性组成:

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

    buf 是一个大小为 REDIS_REPLY_CHUNK_BYTES 字节的字节数组, 而 bufpos 属性则记录了 buf 数组目前已使用的字节数量。

    REDIS_REPLY_CHUNK_BYTES 常量目前的默认值为 16*1024 , 也即是说, buf 数组的默认大小为 16 KB 。

    当 buf 数组的空间已经用完, 或者回复因为太大而没办法放进 buf 数组里面时, 服务器就会开始使用可变大小缓冲区。

    可变大小缓冲区由 reply 链表和一个或多个字符串对象组成:

    typedef struct redisClient {
    
        // ...
    
        list *reply;
    
        // ...
    
    } redisClient;

    通过使用链表来连接多个字符串对象, 服务器可以为客户端保存一个非常长的命令回复, 而不必受到固定大小缓冲区 16 KB 大小的限制。

    身份验证

    客户端状态的 authenticated 属性用于记录客户端是否通过了身份验证:

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

    如果 authenticated 的值为 0 , 那么表示客户端未通过身份验证; 如果 authenticated 的值为 1 , 那么表示客户端已经通过了身份验证。

    当客户端 authenticated 属性的值为 0 时, 除了 AUTH 命令之外, 客户端发送的所有其他命令都会被服务器拒绝执行。

    时间

    最后, 客户端还有几个和时间有关的属性:

    typedef struct redisClient {
    
        // ...
    
        time_t ctime;
    
        time_t lastinteraction;
    
        time_t obuf_soft_limit_reached_time;
    
        // ...
    
    } redisClient;

    ctime 属性记录了创建客户端的时间, 这个时间可以用来计算客户端与服务器已经连接了多少秒 —— CLIENT_LIST 命令的 age 域记录了这个秒数。

    lastinteraction 属性记录了客户端与服务器最后一次进行互动(interaction)的时间, 这里的互动可以是客户端向服务器发送命令请求, 也可以是服务器向客户端发送命令回复。

    lastinteraction 属性可以用来计算客户端的空转(idle)时间, 也即是, 距离客户端与服务器最后一次进行互动以来, 已经过去了多少秒。 CLIENT_LIST 命令的 idle 域记录了这个秒数。

    obuf_soft_limit_reached_time 属性记录了输出缓冲区第一次到达软性限制(soft limit)的时间。

    参考文献

    redis 设计与实现

    http://www.redis.cn/commands/client-list.html 

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