Redis가 단일 스레드라고 말하는 이유는 무엇입니까?

Redis는 원격 사전 서비스입니다. ANSI C 언어로 작성된 오픈소스 로그형 Key-Value 데이터베이스로, 네트워크를 지원하고, 메모리 기반 및 영속성이 가능하며, 다국어 API를 제공합니다.

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파일 이벤트 프로세서

Redis는 Reactor 모델을 기반으로 네트워크 이벤트 프로세서를 개발했습니다. 이 프로세서를 파일 이벤트 프로세서라고 합니다. 그 구조는 다중 소켓, IO 멀티플렉서, 파일 이벤트 디스패처 및 이벤트 프로세서의 4개 부분으로 구성됩니다. 파일 이벤트 디스패처 큐의 소비가 단일 스레드이기 때문에 Redis는 단일 스레드 모델이라고 합니다.

메시지 처리 흐름

파일 이벤트 프로세서는 I/O 멀티플렉싱(멀티플렉싱) 절차를 사용하여 동시에 여러 소켓을 수신하고 소켓이 현재 수행하는 작업에 따라 소켓을 다른 이벤트 핸들러에 연결합니다.

모니터링된 소켓이 연결 응답(수락), 읽기(읽기), 쓰기(쓰기), 닫기(닫기) 등의 작업을 수행할 준비가 되면 해당 작업에 해당하는 파일 이벤트가 생성됩니다. 그러면 파일 이벤트 핸들러는 이전에 소켓과 연결된 이벤트 핸들러를 호출하여 이러한 이벤트를 처리합니다.

여러 파일 이벤트가 동시에 발생할 수 있지만 I/O 멀티플렉서는 항상 이벤트를 생성하는 모든 소켓을 대기열에 넣은 다음 이 대기열을 순서대로(순차적으로) 통과하여 동기적으로 소켓을 파일 이벤트 디스패처 1로 전송합니다. 한 번에 소켓: 이전 소켓에서 생성된 이벤트가 처리된 후(소켓은 이벤트와 관련된 이벤트 핸들러입니다. I/O 멀티플렉서는 I/O 멀티플렉서가 처리될 때까지 계속해서 다음 소켓을 파일 이벤트 디스패처로 보냅니다. 실행됨).

I/O 다중화 프로그램 구현

Redis의 I/O 다중화 프로그램의 모든 기능은 select, epoll, evport 및 kqueue와 같은 I/O 다중화 함수 라이브러리를 패키징하여 구현되며, 각 I/O 다중화 함수 라이브러리는 다음에 해당합니다. ae_select.c, ae_epoll.c, ae_kqueue.c 등과 같은 Redis 소스 코드의 별도 파일

Redis는 각 I/O 멀티플렉싱 함수 라이브러리에 대해 동일한 API를 구현하기 때문에 아래 그림과 같이 I/O 멀티플렉싱 프로그램의 기본 구현은 상호 교환 가능합니다.

epoll에 대한 자세한 설명은 클릭하시면 epoll의 효율적인 동작 원리를 보실 수 있으며, 완전히 이해하실 수 있습니다

Redis는 #include 매크로를 사용하여 I의 구현 소스 코드에서 해당 규칙과 절차를 정의합니다. /O 멀티플렉싱 프로그램 시스템에서 최고의 성능을 제공하는 I/O 멀티플렉싱 기능 라이브러리는 Redis I/O 멀티플렉싱 프로그램의 기본 구현으로 컴파일 타임에 자동으로 선택됩니다.

/* Include the best multiplexing layer supported by this system.
 * The following should be ordered by performances, descending. */
#ifdef HAVE_EVPORT
#include "ae_evport.c"
#else
    #ifdef HAVE_EPOLL
    #include "ae_epoll.c"
    #else
        #ifdef HAVE_KQUEUE
        #include "ae_kqueue.c"
        #else
        #include "ae_select.c"
        #endif
    #endif
#endif

Types of file events

I/O Multiple 로드 멀티플렉서는 여러 소켓의 ae.h/AE_READABLE 이벤트와 ae.h/AE_WRITABLE 이벤트를 모니터링할 수 있습니다. 이 두 가지 유형의 이벤트와 소켓 작업 간의 대응은 다음과 같습니다.

소켓이 읽을 수 있을 때( 클라이언트가 소켓에 쓰기 작업을 수행하거나 닫기 작업을 수행하거나, 허용 가능한 새 소켓이 나타나면(클라이언트가 서버의 수신 소켓에서 연결 작업을 수행) 소켓 인터페이스가 AE_READABLE 이벤트를 생성합니다.

소켓이 쓰기 가능해지면(클라이언트가 소켓에서 읽기 작업을 수행함) 소켓은 AE_WRITABLE 이벤트를 생성합니다. I/O 멀티플렉서를 사용하면 서버가 소켓의 AE_READABLE 이벤트와 AE_WRITABLE 이벤트를 동시에 수신할 수 있습니다. 소켓이 두 이벤트를 동시에 생성하는 경우 파일 이벤트 디스패처는 AE_READABLE 이벤트의 우선순위를 지정하고 다음이 발생할 때까지 기다립니다. AE_READABLE 이벤트가 처리된 후 AE_WRITABLE 이벤트를 처리합니다. 즉, 소켓이 읽기 및 쓰기 가능하다면 서버는 먼저 소켓에서 읽은 다음 소켓에 씁니다.

파일 이벤트 프로세서

Redis는 파일 이벤트를 위한 여러 프로세서를 작성했습니다. 이러한 이벤트 프로세서는 다양한 네트워크 통신 요구 사항을 구현하는 데 사용됩니다. 일반적으로 사용되는 프로세서는 다음과 같습니다.

서버에 연결된 다양한 클라이언트를 처리하기 위해, 서버는 연결 응답 핸들러를 청취 소켓과 연관시킵니다.

클라이언트로부터 명령 요청을 받으려면 서버가 명령 요청 핸들러를 클라이언트 소켓과 연결해야 합니다.

명령의 실행 결과를 클라이언트에 반환하기 위해 서버는 명령 응답 프로세서를 클라이언트 소켓과 연결해야 합니다.

연결 응답 프로세서

networking.c의 acceptTcpHandler 함수는 Redis의 연결 응답 프로세서입니다. 이 프로세서는 서버의 수신 소켓에 연결하는 클라이언트에 응답하는 데 사용됩니다. 기능.

Redis 서버가 초기화되면 프로그램은 이 연결 응답 프로세서를 서버 수신 소켓의 AE_READABLE 이벤트와 연결합니다. 클라이언트가 sys/socket.h/connect 함수를 사용하여 서버 수신 소켓에 연결하면 소켓은 그림과 같이 AE_READABLE 이벤트를 생성하고 연결 응답 프로세서를 실행하여 해당 소켓 응답 작업을 수행합니다.

명령 요청 프로세서

networking.c의 readQueryFromClient 함수는 Redis의 명령 요청 프로세서입니다. 이 프로세서는 소켓에서 클라이언트가 보낸 명령 요청 콘텐츠를 읽는 역할을 담당합니다. /read 함수 래퍼.

클라이언트가 연결 응답 프로세서를 통해 서버에 성공적으로 연결되면 서버는 클라이언트 소켓의 AE_READABLE 이벤트를 명령 요청 프로세서와 연결합니다. 클라이언트가 서버에 명령 요청을 보내면 소켓의 AE_READABLE 이벤트가 발생합니다. 생성되어 명령 요청 프로세서가 그림에 표시된 대로 해당 소켓 읽기 작업을 실행하고 수행하게 됩니다.

클라이언트가 서버에 연결되는 전체 프로세스 동안 서버는 항상 클라이언트 소켓의 AE_READABLE 이벤트에 대한 명령 요청 핸들러를 연결합니다.

명령 응답 프로세서

networking.c의 sendReplyToClient 함수는 Redis의 명령 응답 프로세서입니다. 이 프로세서는 소켓을 통해 클라이언트에 명령을 실행한 후 서버에서 얻은 명령 응답을 반환하는 역할을 합니다. unistd.h /write 함수 래퍼.

서버에 클라이언트로 보내야 하는 명령 응답이 있으면 서버는 클라이언트 소켓의 AE_WRITABLE 이벤트를 명령 응답 프로세서와 연결합니다. 클라이언트가 서버에서 다시 보낸 명령 응답을 받을 준비가 되면. AE_WRITABLE 이벤트는 그림에 표시된 대로 명령 응답 프로세서의 실행을 트리거하고 해당 소켓 쓰기 작업을 수행합니다.

명령 응답이 전송된 후 서버는 클라이언트 소켓의 AE_WRITABLE 이벤트에서 명령 응답 핸들러의 연결을 해제합니다.

전체 클라이언트-서버 연결 이벤트 예

Redis 서버가 실행 중이라고 가정하면 이 서버의 청취 소켓의 AE_READABLE 이벤트는 청취 상태에 있어야 하며 이 이벤트에 해당하는 프로세서는 연결 응답 프로세서입니다. .

이 시점에서 Redis 클라이언트가 Redis 서버에 대한 연결을 시작하면 수신 소켓이 AE_READABLE 이벤트를 생성하여 연결 응답 프로세서가 실행되도록 트리거합니다. 프로세서는 클라이언트의 연결 요청에 응답한 다음 클라이언트 소켓을 생성합니다. 단어와 클라이언트 상태를 분석하고 클라이언트 소켓의 AE_READABLE 이벤트를 명령 요청 핸들러와 연결하여 클라이언트가 주 서버에 명령 요청을 보낼 수 있도록 합니다.

그 후 클라이언트는 Redis 서버에 명령 요청을 보내고 클라이언트 소켓은 AE_READABLE 이벤트를 생성하여 명령 요청 프로세서가 실행되도록 트리거합니다. 실행.

명령을 실행하면 해당 명령 응답이 생성됩니다. 이러한 명령 응답을 클라이언트에 다시 전송하기 위해 서버는 클라이언트 소켓의 AE_WRITABLE 이벤트를 명령 응답 프로세서와 연결합니다. 클라이언트가 명령 응답을 읽으려고 하면 클라이언트 소켓은 AE_WRITABLE 이벤트를 생성하여 명령 응답 프로세서의 실행을 트리거합니다. 명령 응답 프로세서가 모든 명령 응답을 소켓에 기록하면 서버는 클라이언트 소켓의 AE_WRITABLE 이벤트 및 명령 응답을 해제합니다.

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