码农说面试当面试中遇到redis客户端...

Posted 2021-04-07 毛奇志

/  redis客户端-服务器架构  /

Redis服务器是典型的一对多服务器程序:一个服务器可以与多个客户端建立网络连接,每个客户端可以向服务器发送命令请求,而服务器则接收并处理客户端发送的命令请求,并向客户端返回命令回复。

Redis客户端-服务器的结构如下图：

通过使用I/O多路复用技术实现的文件事件处理器, Redis服务器使用单线程单进程的方式来处理命令请求,并与多个客户端进行网络通信。

对于每个与服务器进行连接的客户端,服务器都为这些客户端建立了相应的redis.h/ redisClient结构(客户端状态),这个结构保存了客户端当前的状态信息,以及执行相关功能时所需要的数据结构。

Redis服务器状态结构的clients属性是一个链表,这个链表保存了所有与服务器连接的客户端的状态结构。对客户端执行批量操作,或者查找某个指定的客户端,都可以通过遍历client链表来完成，如下图：

/  redis客户端属性  /

redis客户端两类属性

客户端状态包含的属性可以分为两类:

一类是比较通用的属性,这些属性很少与特定功能相关,无论客户端执行的是什么工作,它们都要用到这些属性；

另外一类是和特定功能相关的属性,比如操作数据库时需要用到的db属性和dictid属性,执行事务时需要用到的mstate属性,以及执行WATCH命令时需要用到的watched_keys属性等等。

先上一张图，redis客户端运行时，输入“client list”打印客户端状态：

redis客户端属性：套接字描述符(fd)

客户端状态的fd属性记录了客户端正在使用的套接字描述符，根据客户端类型的不同,fd属性的值可以是-1或者是大于-1的整数 :

1）伪客户端(fake client)的fd属性的值为-1：伪客户端处理的命令请求来源于AOF文件或者Lua脚本,而不是网络,所以这种客户端不需要套接字连接,自然也不需要记录套接字描述符。目前Redis服务器会在两个地方用到伪客户端：一个用于载入文件井还原数据库状态,而另一个则用于执行Lua脚本中包含的 Redis命令。

2）普通客户端的fd属性的值为大于-1的整数：普通客户端使用套接字来与服务器进行通信，所以服务器会用fd属性来记录客户端套接字的描述符。因为合法的套接字描述符不能是-1,所以普通客户端的套接字描述符的值必然是大于-1的整数。

redis客户端属性：名字(name)

在默认情况下,一个连接到服务器的客户端是没有名字的，使用client setname命令可以为客户端设置一个名字,让客户端的身份变得更清晰，如图：

redis客户端属性：标志(flags)

客户端的标志属性flags记录了客户端的角色(role),以及客户端目前所处的状态：

typedef struct redisClient{ int flags;}redisClient;

flags属性中，每个标志使用一个常量表示,一部分标志记录了客户端的角色，如：

(1)在主从服务器进行复制操作时,主服务器会成为从服务器的客户端,而从服务器也会成为主服务器的客户端。REDIS_MASTER标志表示客户端代表的是一个主服务器, REDIS_SLAVE标志表示客户端代表的是一个从服务器。

(2)REDIS_PRE_PSYNC标志表示客户端代表的是一个版本低于Redis2.8的从服务器，主服务器不能使用PSYNC命令与这个从服务器进行同步，这个标志只能在 REDIS_SLAVE标志处于打开状态时使用。

(3)REDIS_LUA_ CLIENT标识表示客户端是专门用于处理Lua脚本里面包含的Redis命令的伪客户端。

而另外一部分标志则记录了客户端目前所处的状态，如下表所示：

以上提到的所有标志都定义在redis.h文件里面
REDIS_MONITOR 标志	表示客户端正在执行 MONITOR命令。
REDIS_BLOCKED 标志	表示客户端正在被 BRPOP、BPOP等命令阻塞。
REDIS_UNBLOCKED 标志	表示客户端已经从 REDIS_BLOCKED标志所表示的阻塞状态中脱离出来,不再阻塞, REDIS_UNBLOCKED标志只能在 REDIS_BLOCKED标志已经打开的情况下使用。
REDIS_MULTI 标志	表示客户端正在执行事务。
REDIS_ DIRTY_CAS标志	表示事务使用 WATCH命令监视的数据库键已经被修改。
REDIS_DIRTY_EXEC标志	表示事务在命令入队时出现了错误。
REDIS_CLOSE_ASAP标志	表示客户端的输出缓冲区大小超出了服务器，服务器会在下一次执行 servercron函数时关闭这个客户端,以免服务器的稳定性受到这个客户端影响。积存在输出缓冲区中的所有内容会直接被释放，不会返回给客户端。
REDIS_CLOSE_AFTER_REPLY标志	表示有用户对这个客户端执行了CLIENT KILL命令,或者客户端发送给服务器的命令请求中包含了错误的协议内容。服务器会将客户端积存在输出缓冲区中的所有内容发送给客户端,然后关闭客户端。
REDIS_ASKING标志	表示客户端向集群节点(运行在集群模式下的服务器)发送了ASKING命令。
REDIS_FORCE_AOF标志	强制服务器将当前执行的命令写人到AOF文件里面。
REDIS_FORCE_REPL标志	强制主服务器将当前执行的命令复制给所有从服务器。

redis客户端属性：输入缓冲区(querybuf)

输入缓冲区querybuf的大小会根据输入内容动态地缩小或者扩大，但是它的最大大小不能超过1GB,否则服务器关闭这个客户端。

redis客户端属性：命令与命令参数(argv argc)

redis客户端属性：命令的实现函数(redisCommand)

当服务器从协议内容中分析并得到argv属性和argc属性的值之后，redis服务器将根据项argv[0]的值，在命令表中查找命令所对应的命令实现函数。

redis客户端属性：输出缓冲区(buf bufpos)

redis客户端属性：身份验证(authenticated)

redis客户端属性：时间(ctime lastinteraction obuf_soft_limit_reached_time)

typedef struct redisClient{ time_t ctime; time_t lastinteraction; time_t obuf_soft_limit_reached_time;}redisClient;

redisClient属性 (与时间相关的属性)	含义
ctime	该属性记录创建客户端的时间，这个时间用来计算客户端与服务器已经连接了多少秒了，使用client list命令查看时，age域记录了这个秒数(age域以秒为单位，记录了ctime参数)
lastinteraction	该属性记录了客户端与服务器最后一个进行互动interaction的时间，这里的互动指的是客户端对服务端命令请求和服务端对客户端的命令回复。
obuf_soft_limit_reached_time	该属性用来计算客户端的空转时间idle，即距离客户端与服务端的最后一次交互，已经过去的了多少秒，使用client list命令查看时，idle域记录了这个秒数(idle域以秒为单位，记录了obuf_soft_limit_reached_time参数)

/  redis客户端创建与关闭  /

redis客户端创建

如果客户端通过网络连接与服务器进行连接的是普通客户端，那么在客户端使用connect函数连接到服务器时，服务器就会调用连续事件处理器，为客户端创建相应的客户端状态，并将这个新的客户端状态添加到服务器状态结构clients链表的末尾。

举个例子，假设当前有c1和c2两个普通客户端正在连接服务器,那么当一个新的普通客户端c3连接到服务器之后，服务器会将c3所对应的客户端状态添加到clients链表的末尾，如图：

注意：上图中用虚线包围的就是服务器为c3新创建的客户端状态。

redis客户端关闭

一个普通客户端可以因为多种原因面被关闭：

1）如果客户端进程退出或者被杀死,那么客户端与服务器之间的网络连接将被关闭,从而造成客户端被关闭。

2）如果客户端向服务器发送了带有不符合协议格式的命令请求,那么这个客户端也会被服务器关闭。

3）如果客户端成为了CLIENT KILL命令的目标,那么它也会被关闭。

4）如果用户为服务器设置了timeout配置选项,郡么当客户端的空转时间超过timeout选项设置的值时,客户端将被关闭。

5）如果客户端发送的命令请求的大小超过了输人缓冲区的限制大小(默认为1GB)，那么这个客户端会被服务器关闭。

6）如果要发送给客户端的命令回复的大小超过了输出缓冲区的限制大小,那么这个客户端会被服务器关闭。

end

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