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