Redis 线程模式

news2024/11/28 5:38:22

Redis 单线程指的是 [接收客户端请求 -> 解析请求 -> 进行数据读写操作 -> 发送数据给客户端] 这个过程是由一个线程 (主线程) 来完成的，这也是常说的 Redis 是单线程的原因。

但是，Redis 程序不是单线程的，Redis 在启动的时候，是会 启动后台线程 的：

Redis 在 2.6 版本，会启动 2 个后台线程，分别处理关闭文件、AOF刷盘这两个任务；
Redis 在 4.0 版本后，新增了一个新的后台线程，用来异步释放 Redis 内存，也就是 lazyfree 线程。例如执行 unlink key / flushdb async / flushall async 等命令，会把这些删除操作交给后台线程来执行，好处就是不会导致 Redis 主线程卡顿。因此，当我们要删除一个大 key 的时候，不要使用 del 命令删除，因为 del 是在主线程处理的，这样会导致 Redis 主线程卡顿，因此我们应该使用 unlink 命令来异步删除大 key。

之所以 Redis 为 [关闭文件、AOF 刷盘、释放内存] 这些任务创建单独的线程来处理，是因为这些任务的操作都是很耗时的，如果把这些任务都放在主线程来处理，那么 Redis 主线程就很容易发生阻塞，这样就无法处理后续的请求了。

后台线程相当于一个消费者，生产者把耗时任务丢到任务队列中，消费者（BIO）不停轮询这个队列，拿出任务就去执行对应的方法即可。

关闭文件、AOF刷盘、释放内存这三个任务都有各自的任务队列：

BIO_CLOSE_FILE，关闭文件任务队列：当队列有任务后，后台线程会调用 close(fd)，将文件关闭；
BIO_AOF_FSYNC，AOF刷盘任务队列：当 AOF日志配置成 everysec 选项后，主线程会把 AOF写日志操作封装成一个任务，也放到队列中。当发现队列有任务后，后台线程会调用 fsync(fd) ，将 AOF 文件刷盘；
BIO_LAZY_FREE，lazy free 任务队列：当队列有任务后，后台线程会 free(obj)释放对象 / free(dict) 删除数据库所有对象 / free(skiplist) 释放跳表对象；

Redis 6.0 版本之前的单线程模式如下图：

图中的蓝色部分是一个事件循环，是由主线程负责的，可以看到网络 I/O 和命令处理都是单线程。Redis 初始化的时候，会做下面几件事情：

初始化完成后，主线程就进入到一个事件循环函数，主要会做以下事情：

首先，先调用 处理发送队列函数，看发送队列里是否有任务，如果有发送任务，则通过 write 函数将客户端发送缓存区里的数据发送出去，如果这一轮数据没有发送完，就会注册写事件处理函数，等待 epoll_wait 发现可写后再处理
接着，调用 epoll_wait 函数等待事件的到来：
- 如果是连接事件到来，则会调用 连接事件处理函数，该函数会做这些事情：调用 accept 获取已连接的 socket -> 调用 epoll_ctl 将已连接的 socket 加入到 epoll -> 注册 [读事件] 处理函数；
- 如果是读事件到来，则会调用 读事件处理函数，该函数会做这些事情：调用 read 获取客户端发送的数据 -> 解析命令 -> 处理命令 -> 将客户端对象添加到发送队列 -> 将执行结果写到发送缓冲区等待发送；
- 如果是写事件到来，则会调用 写事件处理函数，该函数会做这些事情：通过 write 函数将客户端发送缓冲区里的数据发送出去，如果这一轮数据没有发送完，就会继续注册写事件处理函数，等待 epoll_wait 发现可写后再处理。