go-redis源码解析：连接池原理

news2024/9/20 21:18:52

1. 执行命令的入口方法

redis也是通过hook执行命令，initHooks时，会将redis的hook放在第一个

img

通过hook调用到process方法，process方法内部再调用_process

img

2. 线程池初始化

redis在新建单客户端、sentinel客户端、cluster客户端等，都会newConnPool初始化线程池

2.1.1. NewClient方式初始化连接池

// NewClient returns a client to the Redis Server specified by Options.
func NewClient(opt *Options) *Client {
	opt.init()

	c := Client{
		baseClient: &baseClient{
			opt: opt,
		},
	}
	c.init()
	// 初始化线程池
	c.connPool = newConnPool(opt, c.dialHook)

	return &c
}

2.1.2. NewFailoverClient方式初始化连接池

// NewFailoverClient returns a Redis client that uses Redis Sentinel
// for automatic failover. It's safe for concurrent use by multiple
// goroutines.
// zhmark 2024/6/13 NewFailoverClient
func NewFailoverClient(failoverOpt *FailoverOptions) *Client {
	if failoverOpt.RouteByLatency {
		panic("to route commands by latency, use NewFailoverClusterClient")
	}
	if failoverOpt.RouteRandomly {
		panic("to route commands randomly, use NewFailoverClusterClient")
	}

	sentinelAddrs := make([]string, len(failoverOpt.SentinelAddrs))
	copy(sentinelAddrs, failoverOpt.SentinelAddrs)

	// todo:2024/6/26 有问题，每次都是换成1、3、2
	// 将 sentinelAddrs 切片中的元素顺序随机打乱，实现随机化效果
	rand.Shuffle(len(sentinelAddrs), func(i, j int) {
		//交换 sentinelAddrs 中第 i 个和第 j 个元素
		sentinelAddrs[i], sentinelAddrs[j] = sentinelAddrs[j], sentinelAddrs[i]
	})

	failover := &sentinelFailover{
		opt:           failoverOpt,
		sentinelAddrs: sentinelAddrs,
	}

	opt := failoverOpt.clientOptions()
	// 初始化赋值连接建立函数
	opt.Dialer = masterReplicaDialer(failover)
	opt.init()

	var connPool *pool.ConnPool

	rdb := &Client{
		baseClient: &baseClient{
			opt: opt,
		},
	}
	rdb.init()
// 初始化线程池
	connPool = newConnPool(opt, rdb.dialHook)
	rdb.connPool = connPool
	rdb.onClose = failover.Close

	failover.mu.Lock()
	// 关闭老的有问题的地址连接
	//如：发现新读取的主节点地址和本地保存的不一样，将之前和老的主节点连接断开
	// addr是新的master地址
	failover.onFailover = func(ctx context.Context, addr string) {
		_ = connPool.Filter(func(cn *pool.Conn) bool {
			// 如果连接的远程地址与 addr 不同，则返回 true，表示要关闭此连接；否则返回 false，表示保留该连接
			return cn.RemoteAddr().String() != addr
		})
	}
	failover.mu.Unlock()

	return rdb
}

2.1. NewClusterClient方式初始化线程池

cluster模式和上面的NewClient、NewFailoverClient不一样。cluster模式new的时候不会初始化连接池，而是等执行命令时，获取所有节点，每个节点新建一个redisClient，每个client单独一个连接池

2.1.1. 初始化NewClusterClient时不会新建连接池

// NewClusterClient returns a Redis Cluster client as described in
// http://redis.io/topics/cluster-spec.
func NewClusterClient(opt *ClusterOptions) *ClusterClient {
	// 初始化opt，其中会初始化NewClient方法
  opt.init()

	c := &ClusterClient{
		opt:   opt,
		nodes: newClusterNodes(opt),
	}

	// 获取所有主从节点信息，并保存在本地
	c.state = newClusterStateHolder(c.loadState)
	// 保存命令详情
	c.cmdsInfoCache = newCmdsInfoCache(c.cmdsInfo)
	c.cmdable = c.Process

	c.initHooks(hooks{
		dial:       nil,
		process:    c._process,
		pipeline:   c.processPipeline,
		txPipeline: c.processTxPipeline,
	})

	return c
}

2.1.2. 执行命令时，通过cmdNode执行到NewClient，初始化线程池

img

通过clOpt的NewClient方法，初始化client，进而初始化线程池

img

2.1.3. 然而clOpt的NewClient方法什么时候初始化赋值的呢

在NewClusterClient方法的opt.init()中

img

img

3. 如何新建连接

总览图

img

3.1.1. 第一次执行命令时，go-redis会先通过cmdNode方法，获取所有的节点信息

img

3.1.2. 底层调用到ClusterSlots方法，触发redis.go中_process方法，内部调用_withConn方法，通过getConn方法获取可用连接

img

3.1.3. getConn方法内部发现无可用连接，则会调用newConn

3.1.4. newConn内部，调用连接池的dialConn方法触发调用

img

3.1.5. dialConn调用配置项的Dialer方法

img

3.1.6. p.cfg.Dialer在newConnPool时候初始化的，通过Dialer方法，触发dialer

img

3.1.7. 而dialer是newClient时传入的dialhook，至此直接触发了dialhook

img

3.1.8. sentinel模式也是在NewFailoverClient时传入的dialhook

img

3.1.9. redis自己的dialHook内部，执行的是opt的Dialer方法

img

3.1.10. 此Dialer方法是在NewClient中opt.init()初始化方法中赋值的，如果没有自定义，就用默认的建连方法

img

3.1.11. 默认的建连方法很简单，调用go底层的net建立连接

img

3.1.12. sentinel模式不一样，NewFailoverClient方法有自定义建连方法

img

3.1.13. 里面实现了读写分离

img

4. 闲置连接如何关闭

看是否有配置MinIdleConns和MaxIdleConns。如果有配置了MinIdleConns，那么在NewConnPool、popIdle、removeConn时，都会调用checkMinIdleConns补充创建最低闲置连接数

// Minimum number of idle connections which is useful when establishing
// new connection is slow.
// Default is 0. the idle connections are not closed by default.
MinIdleConns int
// Maximum number of idle connections.
// Default is 0. the idle connections are not closed by default.
MaxIdleConns int

img

每次执行完方法，会释放连接

img

img

5. 如何控制闲置连接数大小

6. 如何控制总连接数

poolSize：控制最大并发量

turn可能为0，闲置连接数为最大poolSize

img

img

img

7. 如何保持连接池内的连接健康

每次Get连接时，会检查连接是否健康

func (p *ConnPool) Get(ctx context.Context, isReadCmd bool) (*Conn, error) {
	if p.closed() {
		return nil, ErrClosed
	}

	// 排队
	if err := p.waitTurn(ctx); err != nil {
		return nil, err
	}

	for {
		p.connsMu.Lock()
		// 获取一个可用的连接
		cn, err := p.popIdle(isReadCmd)
		p.connsMu.Unlock()

		if err != nil {
			p.freeTurn()
			return nil, err
		}

		if cn == nil {
			break
		}

		// 读请求走replica，只是多一层保护
		if p.cfg.ReadMode == _const.READ_MODE_REPLICA {
			if isReadCmd && cn.remoteType != REMOTE_TYPE_REPLICA {
				continue
			}
			// 写请求不走replica
			if !isReadCmd && cn.remoteType == REMOTE_TYPE_REPLICA {
				continue
			}
		}

		if !p.isHealthyConn(cn) {
			_ = p.CloseConn(cn)
			continue
		}

		atomic.AddUint32(&p.stats.Hits, 1)
		return cn, nil
	}

	atomic.AddUint32(&p.stats.Misses, 1)

	// zhmark 2024/6/18 如果连接池里没有可用的连接，那么新建连接
	newcn, err := p.newConn(ctx, true, isReadCmd)
	if err != nil {
		p.freeTurn()
		return nil, err
	}

	return newcn, nil
}

img

7.1. isHealthyConn内方法解析

// zhmark 2024/7/8 连接关键检查，维护连接池连接健康
func (p *ConnPool) isHealthyConn(cn *Conn) bool {
	now := time.Now()
	// ConnMaxLifetime 默认为0
	if p.cfg.ConnMaxLifetime > 0 && now.Sub(cn.createdAt) >= p.cfg.ConnMaxLifetime {
		return false
	}
	// ConnMaxIdleTime Default is 30 minutes. -1 disables idle timeout check
	if p.cfg.ConnMaxIdleTime > 0 && now.Sub(cn.UsedAt()) >= p.cfg.ConnMaxIdleTime {
		return false
	}

	if connCheck(cn.netConn) != nil {
		return false
	}

	cn.SetUsedAt(now)
	return true
}

7.1.1. 连接使用时长检验

    1. ConnMaxLifetime默认为0，如果配置了ConnMaxLifetime，那么如果当前时间离连接创建时间超过ConnMaxLifetime，则会判定连接为不健康，进而关闭连接

7.1.2. 连接空闲时长检验

    1. ConnMaxIdleTime，默认为30分钟，如果连接超过ConnMaxIdleTime时间未使用，则会判定连接为不健康

7.1.3. 检查底层网络连接状态

func connCheck(conn net.Conn) error {
	// Reset previous timeout.
	_ = conn.SetDeadline(time.Time{})

	sysConn, ok := conn.(syscall.Conn)
	if !ok {
		return nil
	}
	rawConn, err := sysConn.SyscallConn()
	if err != nil {
		return err
	}

	var sysErr error

	if err := rawConn.Read(func(fd uintptr) bool {
		var buf [1]byte
		n, err := syscall.Read(int(fd), buf[:])
		switch {
		case n == 0 && err == nil:
			sysErr = io.EOF
		case n > 0:
			sysErr = errUnexpectedRead
		case err == syscall.EAGAIN || err == syscall.EWOULDBLOCK:
			sysErr = nil
		default:
			sysErr = err
		}
		return true
	}); err != nil {
		return err
	}

	return sysErr
}

8. 如何实时监控连接池状态

PoolStats

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