Redis命令请求的执行过程

前言

Redis服务器负责与多个客户端建立网络连接,处理客户端发送的命令请求,在数据库中保存客户端执行命令所产生的数据,并通过资源管理来维持服务器自身的运转。那么Redis服务从键入命令到收到响应结果的过程究竟是怎样的?本文以SET命令为例,对Redis服务器处理命令请求的之心过程做一个介绍。

命令请求的执行过程

一个命令请求从发送到获得回复的过程中,客户端和服务器需要完成一系列操作。举个例子,如果我们使用客户端执行以下命令:

redis> SET KEY VALUE
OK

那么从客户端发送 SET KEY VALUE 命令道获得回复OK期间,客户端和服务器共需要执行以下步骤:

  1. 客户端向服务器发送命令请求 SET KEY VALUE;
  2. 服务器接收并处理客户端发来的命令请求 SET KEY VALUE,在数据库中进行设置操作,并产生命令回复OK;
  3. 服务器将命令回复OK发送给客户端;
  4. 客户端接受服务器返回的命令回复OK,并将这个回复打印给用户观看。

以下对这些操作的执行细节进行补充。

发送命令请求

Redis服务器的命令请求来自Redis客户端,当用户在客户端中键入一个命令请求时,客户端会将这个命令请求转换成协议格式,然后通过连接到服务器的套接字,将协议格式的命令请求发送给服务器。

举个例子,假设用户在客户端键入了命令:

SET KEY VALUE

然后客户端会将这个命令转换成协议:

*3\r\n$3\r\nSET\r\n$3\r\nKEY\r\$5\r\nVALUE\r\n

然后将这段协议内容发送给服务器。

读取命令请求

当客户端与服务器端的连接套接字因为客户端的写入而变得可读时,服务器将调用命令处理处理器来执行以下操作:

  1. 读取套接字中协议格式的命令请求,并将其保存到客户端状态的输入缓冲区里面;
  2. 对输入缓冲区中的命令请求进行分析,提取出命令请求中包含的命令参数,以及命令参数的个数,然后分别将参数和参数个数保存到客户端状态angrv属性和argc属性里面;
  3. 调用命令执行器,执行客户端角色能够的命令。
命令执行器(1):查找命令实现

命令执行器要做的第一件事就是根据客户端状态的argv[0]参数,在命令表(command table)中查找参数所指定的 命令,并将找到的命令保存到客户端状态的cmd属性里面。

命令执行器(2):执行预备操作

在真正执行命令之前,程序还需要进行一些预备操作,从而确保命令可以正确、顺利地被执行。

  1. 检查客户端状态的cmd指针是否指向NULL,如果是的话,如果说明用户输入的命令名字找不到相应的命令实现,服务器不再执行后续步骤,并向客户端返回一个错误;
  2. 根据客户端cmd属性指向的redisCommand结构的arity属性,检查命令请求所给定的参数个数是错误的;
  3. 检查客户端又是否已经通过了身份验证,未通过身份验证的客户端只能执行AUTH命令,如果未通过身份验证的客户端试图执行除AUTH命令之外的全部是平,但服务器向客户端返回一个错误。
  4. ......
命令执行器(3):调用命令的实现函数

当服务器决定要执行命令时,它只要执行以下语句就可以了:

//client是指向客户端状态的指针
client-> cmd-> proc(client);

因为执行命令所需的实际参数都已经保存到客户端状态的argv属性里面了,所以命令的实现函数只需要一个指向客户端状态的指针作为参数即可。

命令执行器(4):执行后续工作

在执行完实现函数后,服务器还需要做一些后续工作:

  1. 若服务器开启了慢查询日志功能,那么慢查询日志模块会检查是否需要为刚刚执行完的命令请求添加一条信号请求添加一笔新的慢查询日志;
  2. 根据刚刚执行命令所耗费的时长,更新被执行命令的redisCommadn解耦的milliseconds属性,并将命令的redisCommand结构的milliseconds属性,并将命令的RedisCommand结构的calls计数器的值;
  3. 如果服务器开了AOF持久化工作,那么AOF持久化模块会将liang'tiao;
  4. 如果有其它从服务器正在复制当前这个服务器,那么服务器就会将刚刚执行的命令传播给所有从服务器。
将命令回复发送给客户端

命令实现函数会将命令回复保存到客户端的输出缓冲区里面,并为客户端的套接字关联命令回复处理器,当客户端套接字变为可写状态时,服务器就会执行命令回复处理器,将保存在客户端输出缓冲区中的命令回复发送给客户端。当命令回复发送完毕后,回复处理器会清空客户端状态的输出缓冲区,为处理下一个命令请求做好准备。

以本文SET命令为例,当客户端的套接字变为可写状态时,命令回复处理器会将协议格式的命令回复"+OK\r\n"发送给客户端。

客户端接收并打印命令回复

当客户端接收到协议格式的命令回复之后,会将这些回复转换成人类可读的格式,并打印给用户观看。

以本文SET命令为例,当客户端收到服务器发来的"+OK\r\n"协议回复时,会将该回复转换成"OK\n",然后打印给用户看:

redis> SET KEY VALUE
OK

小结

本文介绍了Redis命令在客户单和服务器端执行的整个过程,有兴趣的同学可以阅读《Redis设计与实现》一书。

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