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Redis面试 - 其他特性

Abel sun2022年12月24日
约 1381 字大约 5 分钟

Redis面试 - 其他特性

1 Redis事件机制?

Redis中的事件驱动库只关注网络IO,以及定时器。该事件库处理下面两类事件:

  • 文件事件(file event):用于处理 Redis 服务器和客户端之间的网络IO。
  • 时间事件(time eveat):Redis 服务器中的一些操作(比如serverCron函数)需要在给定的时间点执行,而时间事件就是处理这类定时操作的。

事件驱动库的代码主要是在src/ae.c中实现的,其示意图如下所示。

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aeEventLoop是整个事件驱动的核心,它管理着文件事件表和时间事件列表,不断地循环处理着就绪的文件事件和到期的时间事件。

2 Redis文件事件的模型?

Redis基于Reactor模式开发了自己的网络事件处理器,也就是文件事件处理器。文件事件处理器使用IO多路复用技术,同时监听多个套接字,并为套接字关联不同的事件处理函数。当套接字的可读或者可写事件触发时,就会调用相应的事件处理函数。

  • 1. 为什么单线程的 Redis 能那么快

Redis的瓶颈主要在IO而不是CPU,所以为了省开发量,在6.0版本前是单线程模型;其次,Redis 是单线程主要是指 Redis 的网络 IO 和键值对读写是由一个线程来完成的,这也是 Redis 对外提供键值存储服务的主要流程。(但 Redis 的其他功能,比如持久化、异步删除、集群数据同步等,其实是由额外的线程执行的)。

Redis 采用了多路复用机制使其在网络 IO 操作中能并发处理大量的客户端请求,实现高吞吐率。

  • 2. Redis事件响应框架ae_event及文件事件处理器

Redis并没有使用 libevent 或者 libev 这样的成熟开源方案,而是自己实现一个非常简洁的事件驱动库 ae_event。

Redis 使用的IO多路复用技术主要有:selectepollevportkqueue等。每个IO多路复用函数库在 Redis 源码中都对应一个单独的文件,比如ae_select.cae_epoll.cae_kqueue.c等。Redis 会根据不同的操作系统,按照不同的优先级选择多路复用技术。事件响应框架一般都采用该架构,比如 netty 和 libevent。

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如下图所示,文件事件处理器有四个组成部分,它们分别是套接字、I/O多路复用程序、文件事件分派器以及事件处理器。

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文件事件是对套接字操作的抽象,每当一个套接字准备好执行 acceptreadwriteclose 等操作时,就会产生一个文件事件。因为 Redis 通常会连接多个套接字,所以多个文件事件有可能并发的出现。

I/O多路复用程序负责监听多个套接字,并向文件事件派发器传递那些产生了事件的套接字。

尽管多个文件事件可能会并发地出现,但I/O多路复用程序总是会将所有产生的套接字都放到同一个队列(也就是后文中描述的aeEventLoop的fired就绪事件表)里边,然后文件事件处理器会以有序、同步、单个套接字的方式处理该队列中的套接字,也就是处理就绪的文件事件。

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3 什么是Redis发布订阅?

Redis 发布订阅(pub/sub)是一种消息通信模式:发送者(pub)发送消息,订阅者(sub)接收消息。

Redis 的 SUBSCRIBE 命令可以让客户端订阅任意数量的频道, 每当有新信息发送到被订阅的频道时, 信息就会被发送给所有订阅指定频道的客户端。

作为例子, 下图展示了频道 channel1 , 以及订阅这个频道的三个客户端 —— client2 、 client5 和 client1 之间的关系

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当有新消息通过 PUBLISH 命令发送给频道 channel1 时, 这个消息就会被发送给订阅它的三个客户端:

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4 Redis发布订阅有哪两种方式?

  • 基于频道(Channel)的发布/订阅

"发布/订阅"模式包含两种角色,分别是发布者和订阅者。发布者可以向指定的频道(channel)发送消息; 订阅者可以订阅一个或者多个频道(channel),所有订阅此频道的订阅者都会收到此消息。

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  • 基于模式(pattern)的发布/订阅

下图展示了一个带有频道和模式的例子, 其中 tweet.shopopen in new window.* 模式匹配了 tweet.shop.kindle 频道和 tweet.shop.ipad 频道, 并且有不同的客户端分别订阅它们三个:

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当有信息发送到 tweet.shop.kindle 频道时, 信息除了发送给 clientX 和 clientY 之外, 还会发送给订阅 tweet.shopopen in new window.* 模式的 client123 和 client256 :

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另一方面, 如果接收到信息的是频道 tweet.shop.ipad , 那么 client123 和 client256 同样会收到信息:

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