Redis學習筆記（十一） 伺服器
Redis伺服器負責與多個客戶端建立網路通訊，處理客戶端發送的命令請求，在資料庫中保存客戶端執行命令所產生的數據，並通過資源管理來維持伺服器自身的運轉。
命令請求過程
以set命令為例
1、客戶端向伺服器發送命令請求 SET KEY VALUE。
Redis伺服器的命令請求來自於Redis客戶端，當用戶從客戶端鍵入一個命令請求時，客戶端會將這個命令命令請求請求轉換成協議格式，然後通過連接到伺服器的套接字，將協議格式的命令請求發送給伺服器。
2、伺服器接收並處理客戶端發送來的命令請求 SET KEY VALUE，在資料庫中進行設置操作，併產生命令回復OK。
讀取套接字中的協議格式命令請求，並將其保存在客戶端狀態的輸入緩衝區中。
對輸入緩衝區中的命令請求進行解析，提取出命令請求中包含的命令參數，以及命令參數的格式，分別將參數和參數個數保存到客戶端狀態的argv和argc屬性中
調用命令執行器，執行客戶端指定的命令。
命令執行器：
1、查找命令。2、執行預備操作。（檢查命令、命令參數、客戶端身份驗證、檢查伺服器記憶體佔用情況、事務、伺服器狀態、是否監聽等）3、調用命令實現函數，產生命令回複函數，保存在客戶端狀態的輸出快取區4、執行後續工作：（慢查詢檢查記錄日誌；根據命令耗時更新redisCommand結構的milliseconds屬性、calls計數器加1；如果開啟了AOF，如果是寫命令則寫入到AOF緩衝區；如果有其他從伺服器正在複製當前的伺服器，那麼伺服器會將剛剛執行的命令傳播給所有從伺服器。）
3、伺服器將命令回復OK發送為客戶端。
當客戶端套接字變為可寫狀態時，伺服器會執行命令回復處理器，將保存在客戶端緩衝區的命令回複發送給客戶端。
4、客戶端接收伺服器返回的命令回復OK，並將這個回複列印給用戶觀看。客戶端收到協議格式的命令回復後，將其轉換為人類可讀的格式，並列印。
serverCron函數
Redis伺服器中的serverCron函數每100毫秒執行一次，這個函數負責管理伺服器的資源，並保持伺服器自身的良好運轉。
1、更新伺服器快取時間，為減少系統調用獲取當前時間的次數，伺服器狀態中的unixtime和mstime屬性被用作當前時間的快取：
struct redisServer{ //保存了秒級精度的當前unix時間戳 time_t unixtime; //保存了毫秒級精度的系統當前unix時間戳 long long mstime; //默認每10秒更新一次事件快取，用於計算鍵的空轉時間。 unsigned lruclock:22 }
伺服器只會在列印日誌、更新伺服器LRU始終、決定是否執行持久化任務、計算伺服器上線時間這類對事件精度不高的功能上用；對於為鍵設置過期事件、添加慢日誌這種需要高精度事件的功能來說，伺服器還是會再次執行系統調用，從而獲得更準確的系統當前事件。
每個Redis對象都有一個lru屬性，這個lru屬性保存了對象最後一次被命令訪問的時間：
typedef struct redisObject{ unsigned lru:22' } robj;
serverCron函數中的trackOperationsPerSecond函數會以每100毫秒一次的頻率執行，這個函數的功能以抽樣計算的方式，估算並記錄伺服器在最近一秒鐘處理的命令請求數量，這個值通過INFO status命令的instantaneous_ops_per_sec域查看。
2、更新伺服器記憶體峰值記錄：伺服器狀態中的stat_peak_memory屬性記錄伺服器的記憶體峰值大小：
struct redisServer{ //已使用記憶體峰值 size_t stat_peak_memory; }
3、處理sigterm訊號
static void sigtermHandler(int sig){ //列印日誌 redisLogFromHandler(REDIS_WARNING,"received sigterm,scheduling shutdown..."); //打開關閉標識 server.shutdown_asap=1; }
struct redisServer{ //serverCron函數運行時，程式灰度伺服器狀態的shutdown_asap屬性進行檢查，並根據屬性值決定是否關閉伺服器。 //關閉伺服器的標識 //值為1時，關閉伺服器 //值為0時，不做動作 int shutdown_asap; }
4、管理客戶端資源
serverCron函數每次執行都會調用clientCron函數，clientsCron函數會對一定數量的客戶端進行檢查：如果客戶端與伺服器之間的連接已經超時，那麼程式釋放這個客戶端；如果客戶端在上一次執行命令請求後，輸入緩衝區的大小超過了一定的長度，那麼程式會釋放客戶端當前的輸入緩衝區，重新創建一個迷人大小的輸入緩衝區，防止客戶端的輸入緩衝區耗費過多的資源。
5、管理資料庫資源 ：刪除過期鍵，如有需要，對字典進行收縮操作。
6、執行被延遲的BGREWRITEAOF
如果BGSAVE執行期間，客戶端發來BGREWRITEAOF命令，則需要延遲到BGSAVE命令執行完成後。
7、檢查持久化操作運行狀態
伺服器狀態使用rdb_child_pid\aof_child_pid屬性記錄執行BGSAVe命令和BGREWRITEAOF命令的子進程ID,用於檢查命令是否正在執行
struct redisServer{ //記錄執行BGSAVE命令的紫禁城，如果沒有執行則為-1 pid_t rdb_child_pid; //記錄執行BGREWRITEAOF命令的子進程ID,沒執行則為-1 pid_t aof_child_pid; }
8、將AOF緩衝區中的內容寫入AOF文件
9、關閉非同步客戶端（檢查輸出緩衝區大小）
10、增加cronloops計數器的值（沒執行serverCron函數N次就執行一次指定的程式碼）
初始化伺服器
1、初始化伺服器狀態結構，創建一個struct redisServer類型的實例變數server作為伺服器的狀態。
initServerConfig函數完成的主要工作：
設置伺服器運行ID
設置伺服器的默認運行頻率
設置伺服器的默認配置文件路徑
設置伺服器的運行架構
設置伺服器的默認埠號
設置伺服器默認RDB持久化條件和APF持久化條件
初始化伺服器LRU時鐘
創建命令表
2、載入配置項修改默認的配置。
3、初始化伺服器數據結構
在執行initServerConfig函數初始化server狀態時，程式只創建命令表一個數據結構，伺服器在次數初始化其他數據結構：
server.clients鏈表，記錄所有與伺服器相連接的客戶端狀態
erver.db數組，包含伺服器的所有資料庫。
保存頻道訂閱資訊的server.pubsub_channels字典以及保存模式訂閱資訊的server_publsub_patterns鏈表。
執行Lua腳本的Lua環境 server.lua；
用於保存慢查詢日誌的server.slwlog鏈表
除了初始化數據結構之外，initServer還進行了一些非常重要的設置操作：
為伺服器設置進程訊號處理器。
創建共享對象。
打開伺服器的監聽端，並未監聽套接字關聯連接應答事件處理時，等待伺服器正式運行時接收客戶端連接。
為serverCron函數創建時間事件，等待伺服器正式運行時，執行serverCron函數。
如果AOF持久化功能打開，那麼打開現有的AOF文件，如果文件不存在則創建新的AOF文件
初始化伺服器的後台I/O模組，為將來的I/O操作做準備。
執行完以上內容那麼你就看到了熟悉的畫面：
4、還原資料庫裝填
在完成對伺服器狀態server變數的初始化後，伺服器需要載入RDB文件或者AOF文件，並根據文件記錄的內容還原資料庫狀態
5、執行事件循環
到此伺服器的初始化工作圓滿完成，伺服器現在開始可以接收客戶端的連接請求，並處理客戶端發來的命令請求。
寫到這裡，非常有衝動寫一下.net 程式初始化以及運行過程服務端做了那些事情，著手準備！
每天學一點，總會有收穫。
說明：尊重作者知識產權，文中內容參考《Redis設計與實現》，僅在此做學習與大家分享。
Redis伺服器負責與多個客戶端建立網路通訊，處理客戶端發送的命令請求，在資料庫中保存客戶端執行命令所產生的數據，並通過資源管理來維持伺服器自身的運轉。
命令請求過程
以set命令為例
1、客戶端向伺服器發送命令請求 SET KEY VALUE。
Redis伺服器的命令請求來自於Redis客戶端，當用戶從客戶端鍵入一個命令請求時，客戶端會將這個命令命令請求請求轉換成協議格式，然後通過連接到伺服器的套接字，將協議格式的命令請求發送給伺服器。
2、伺服器接收並處理客戶端發送來的命令請求 SET KEY VALUE，在資料庫中進行設置操作，併產生命令回復OK。
讀取套接字中的協議格式命令請求，並將其保存在客戶端狀態的輸入緩衝區中。
對輸入緩衝區中的命令請求進行解析，提取出命令請求中包含的命令參數，以及命令參數的格式，分別將參數和參數個數保存到客戶端狀態的argv和argc屬性中
調用命令執行器，執行客戶端指定的命令。
命令執行器：
1、查找命令。2、執行預備操作。（檢查命令、命令參數、客戶端身份驗證、檢查伺服器記憶體佔用情況、事務、伺服器狀態、是否監聽等）3、調用命令實現函數，產生命令回複函數，保存在客戶端狀態的輸出快取區4、執行後續工作：（慢查詢檢查記錄日誌；根據命令耗時更新redisCommand結構的milliseconds屬性、calls計數器加1；如果開啟了AOF，如果是寫命令則寫入到AOF緩衝區；如果有其他從伺服器正在複製當前的伺服器，那麼伺服器會將剛剛執行的命令傳播給所有從伺服器。）
3、伺服器將命令回復OK發送為客戶端。
當客戶端套接字變為可寫狀態時，伺服器會執行命令回復處理器，將保存在客戶端緩衝區的命令回複發送給客戶端。
4、客戶端接收伺服器返回的命令回復OK，並將這個回複列印給用戶觀看。
客戶端收到協議格式的命令回復後，將其轉換為人類可讀的格式，並列印。
serverCron函數
Redis伺服器中的serverCron函數每100毫秒執行一次，這個函數負責管理伺服器的資源，並保持伺服器自身的良好運轉。
1、更新伺服器快取時間，為減少系統調用獲取當前時間的次數，伺服器狀態中的unixtime和mstime屬性被用作當前時間的快取：
struct redisServer{//保存了秒級精度的當前unix時間戳time_t unixtime;//保存了毫秒級精度的系統當前unix時間戳long long mstime;//默認每10秒更新一次事件快取，用於計算鍵的空轉時間。unsigned lruclock:22}
伺服器只會在列印日誌、更新伺服器LRU始終、決定是否執行持久化任務、計算伺服器上線時間這類對事件精度不高的功能上用；對於為鍵設置過期事件、添加慢日誌這種需要高精度事件的功能來說，伺服器還是會再次執行系統調用，從而獲得更準確的系統當前事件。
每個Redis對象都有一個lru屬性，這個lru屬性保存了對象最後一次被命令訪問的時間：
typedef struct redisObject{unsigned lru:22'} robj;
serverCron函數中的trackOperationsPerSecond函數會以每100毫秒一次的頻率執行，這個函數的功能以抽樣計算的方式，估算並記錄伺服器在最近一秒鐘處理的命令請求數量，這個值通過INFO status命令的instantaneous_ops_per_sec域查看。
2、更新伺服器記憶體峰值記錄：伺服器狀態中的stat_peak_memory屬性記錄伺服器的記憶體峰值大小：
struct redisServer{//已使用記憶體峰值size_t stat_peak_memory;}
3、處理sigterm訊號
static void sigtermHandler(int sig){//列印日誌redisLogFromHandler(REDIS_WARNING,"received sigterm,scheduling shutdown...");//打開關閉標識server.shutdown_asap=1;}
struct redisServer{//serverCron函數運行時，程式灰度伺服器狀態的shutdown_asap屬性進行檢查，並根據屬性值決定是否關閉伺服器。//關閉伺服器的標識//值為1時，關閉伺服器//值為0時，不做動作int shutdown_asap;}
4、管理客戶端資源
serverCron函數每次執行都會調用clientCron函數，clientsCron函數會對一定數量的客戶端進行檢查：如果客戶端與伺服器之間的連接已經超時，那麼程式釋放這個客戶端；如果客戶端在上一次執行命令請求後，輸入緩衝區的大小超過了一定的長度，那麼程式會釋放客戶端當前的輸入緩衝區，重新創建一個迷人大小的輸入緩衝區，防止客戶端的輸入緩衝區耗費過多的資源。
5、管理資料庫資源 ：刪除過期鍵，如有需要，對字典進行收縮操作。
6、執行被延遲的BGREWRITEAOF
如果BGSAVE執行期間，客戶端發來BGREWRITEAOF命令，則需要延遲到BGSAVE命令執行完成後。
7、檢查持久化操作運行狀態
伺服器狀態使用rdb_child_pid\aof_child_pid屬性記錄執行BGSAVe命令和BGREWRITEAOF命令的子進程ID,用於檢查命令是否正在執行
struct redisServer{//記錄執行BGSAVE命令的紫禁城，如果沒有執行則為-1pid_t rdb_child_pid;//記錄執行BGREWRITEAOF命令的子進程ID,沒執行則為-1pid_t aof_child_pid;}
8、將AOF緩衝區中的內容寫入AOF文件
9、關閉非同步客戶端（檢查輸出緩衝區大小）
10、增加cronloops計數器的值（沒執行serverCron函數N次就執行一次指定的程式碼）
初始化伺服器
1、初始化伺服器狀態結構，創建一個struct redisServer類型的實例變數server作為伺服器的狀態。
initServerConfig函數完成的主要工作：
設置伺服器運行ID
設置伺服器的默認運行頻率
設置伺服器的默認配置文件路徑
設置伺服器的運行架構
設置伺服器的默認埠號
設置伺服器默認RDB持久化條件和APF持久化條件
初始化伺服器LRU時鐘
創建命令表
2、載入配置項修改默認的配置。
3、初始化伺服器數據結構
在執行initServerConfig函數初始化server狀態時，程式只創建命令表一個數據結構，伺服器在次數初始化其他數據結構：
server.clients鏈表，記錄所有與伺服器相連接的客戶端狀態
erver.db數組，包含伺服器的所有資料庫。
保存頻道訂閱資訊的server.pubsub_channels字典以及保存模式訂閱資訊的server_publsub_patterns鏈表。
執行Lua腳本的Lua環境 server.lua；
用於保存慢查詢日誌的server.slwlog鏈表
除了初始化數據結構之外，initServer還進行了一些非常重要的設置操作：
為伺服器設置進程訊號處理器。
創建共享對象。
打開伺服器的監聽端，並未監聽套接字關聯連接應答事件處理時，等待伺服器正式運行時接收客戶端連接。
為serverCron函數創建時間事件，等待伺服器正式運行時，執行serverCron函數。
如果AOF持久化功能打開，那麼打開現有的AOF文件，如果文件不存在則創建新的AOF文件
初始化伺服器的後台I/O模組，為將來的I/O操作做準備。
執行完以上內容那麼你就看到了熟悉的畫面：
4、還原資料庫裝填
在完成對伺服器狀態server變數的初始化後，伺服器需要載入RDB文件或者AOF文件，並根據文件記錄的內容還原資料庫狀態
5、執行事件循環
到此伺服器的初始化工作圓滿完成，伺服器現在開始可以接收客戶端的連接請求，並處理客戶端發來的命令請求。
寫到這裡，非常有衝動寫一下.net 程式初始化以及運行過程服務端做了那些事情，著手準備！
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每天學一點，總會有收穫。
說明：尊重作者知識產權，文中內容參考《Redis設計與實現》，僅在此做學習與大家分享。
