上一篇博客中介绍了Redis 服务器的初始化流程，而这一节中我们来介绍Redis事件循环的主流程。

1. 事件循环主流程（aeMain）

2. 创建连接事件处理器（acceptTcpHandler）

3. 可读事件处理器（readQueryFromClient）

4. 可写事件处理器（sendReplyToClient）

5. 每次事件循环回调（beforeSleep）

6. 时间事件处理器（serverCron）

1. 事件循环主流程（aeMain）

      redis是一个事件驱动程序，服务器需要处理以下两类事件，分别是时间事件和文件事件。redis服务器在启动之后，开始执行事件循环，就可以接受客户端的连接请求并处理客户端发来的命令请求了。一图胜千言，事件循环的流程如下图所示（基于redis 3.0 版本）：

（1）事件循环中，每次迭代都需要执行一次beforeSleep回调函数；

（2）事件循环开始时，首先需要计算最近的时间事件的timeout，然后把这个timeout作为epoll_wait的参数传入，等待文件事件的发生；

（3）如果没有文件事件发生，则执行时间事件，然后进入到下一轮事件循环；

（4）如果有文件事件发生，则根据文件事件是否可读和可写，调用相应的事件处理器：

• 在事件可读时，如果是监听端口产生的，则需要调用acceptTcpHandler函数创建一个新的客户端连接，并且把新创建的socket的可读事件加入到epoll的监听队列中，并且注册相应的可读事件回调函数readQueryFromClient。
• 事件可读时，如果可读事件是其它端口产生的，则调用readQueryFromClient函数处理客户端的命令请求，处理完成之后把该socket的可写事件加入到epoll的监听队列中，并且注册相应的可写事件回调函数sendReplyToClient。
• 事件可写时，需要调用sendReplyToClient函数把写回缓冲区中的内容写到socket中，并且删除该socket的可写事件在epoll中的监听。

    整个事件循环中，有几个函数非常关键，分别是创建连接的事件处理器、可读文件事件处理器、可写文件事件处理器、每次事件循环的回调函数和时间事件处理函数，下面分别进行介绍。

2. 创建连接事件处理器（acceptTcpHandler）

    在redis服务器初始化的时候，会为监听端口server.port创建一个socket，并且将这个socket的可读事件加入到epoll的监听队列中，而且为这个socket的可读事件注册回调函数acceptTcpHandler，当在事件循环中检测到该端口可读时，就会调用acceptTcpHandler对该socket进行处理。acceptTcpHandler的功能如下：

（1）这个函数主要功能是从TCP的已连接队列中取出已经建立TCP三次握手的socketfd，因此这里循环调用了1000次，为的就是一次性尽可能多的取出已经建立的客户端连接。

（2）接着需要为已建立的连接创建一个redisClient，接着设置这个建立的socket fd为非阻塞模式，禁用Nagle算法，设置keep alive，注册连接的socket fd读回调函数readQueryFromClient，并把fd可读事件加入epoll的监听。

（3）最后再初始化redisClient结构体中的其它属性值，然后把这个结构体添加到server.clients的链表中

（4）如果创建的客户端的数量超过了服务器的最大客户端数量server.maxclients，则向这个socket fd写回错误信息，并且释放这个redisClient。

3. 可读事件处理器（readQueryFromClient）

    在acceptTcpHandler函数中创建一个新的socket fd时，会将readQueryFromClient函数注册给socket fd的可读事件，当在事件循环中检测到socket fd可读时，就会调用这个函数处理客户端发送过来的命令请求，这个函数的功能如下：

（1）如果socket fd可读时，首先需要从socket fd中读取数据到redisClient的queryBuf中，这里一次性从网络中最大读取16MB的数据。在读取数据的过程中，如果读取出现错误，或者queryBuf的长度超过服务器最大缓冲区长度server.client_max_querybuf_len，都会立即释放这个客户端。

（2）把数据从socket读取到querybuf之后，接着进入一个循环，每次循环处理querybuf中的一行内容。在处理时，客户端的请求一般分为两种类型，一种类型是内联查询（REDIS_REQ_INLINE），内联查询是 TELNET 发送来的，一种是多条查询（REDIS_REQ_MULTIBULK），多条查询是一般客户端发送来的。首先需要把querybuf的一行内容转换为redis的一条命令，并且把转换后的内容保存在redisClient.argc和redisClient.argv中，这两个参数类似命令行参数，前者保存命令的参数个数，后者保存命令及命令的参数。

（3）把内容解析出来之后，最后一步就是执行该条命令了：

• 根据redisClient.argv[0]查询命令表，然后保存命令表中的命令到redisClient.cmd之中，并且检查命令的参数个数是否有误
• 如果服务器开启server.requirepass，则检查认证信息是否有误
• 如果开启了集群模式，则需要在这里进行转向操作，即告诉客户端处理该键的真正集群节点
• 如果内存已超过限制，那么尝试通过删除过期键来释放内存
• 如果这是一个主服务器，并且这个服务器之前执行 BGSAVE 时发生了错误，那么不执行写命令
• 如果服务器没有足够多的状态良好服务器并且 min-slaves-to-write 选项已打开，那么不执行写命令
• 如果这个服务器是一个只读 slave 的话，那么拒绝执行写命令
• 在订阅于发布模式的上下文中，只能执行订阅和退订相关的命令
• 如果服务器正在载入数据到数据库，那么只执行带有 REDIS_CMD_LOADING，标识的命令，否则将出错
• Lua 脚本超时，只允许执行限定的操作，比如 SHUTDOWN 和 SCRIPT KILL
• 在事务上下文中，除 EXEC 、 DISCARD 、 MULTI 和 WATCH 命令之外，其他所有命令都会被入队到事务队列中
• 真正开始执行命令，每个命令执行完后将返回值写入回复缓冲区redisClient.buf，注册socket写回调函数sendReplyToClient，把fd的可写事件加入到epoll的监听
• 将命令复制到 AOF 和 slave 节点

4. 可写事件处理器（sendReplyToClient）

    写事件处理器在读事件处理器没执行完一条命令时，都会给socket fd注册写事件处理器的处理函数sendReplyToClient，该函数在socket fd可写的时候，将客户端的写回缓冲区redisClient.buf和redisClient.reply中的内容写回socket，并且取消epoll中对该socket fd的写事件的监听。

（1）把写回缓冲区写到socket时，会优先写buf中的内容，然后再写reply中的内容。buf主要用于保存长度较小的回复内容，大小为16KB，而reply是一个链表，用于保存长度较长的内容。

（2）写完之后更新对应文件事件的mask，删除给定fd的可写事件在epoll中的监听；

5. 每次事件循环回调（beforeSleep）

    每次事件循环都会执行一次beforeSleep函数，这个函数用于做一些必要性工作，如下图所示：

（1）执行一次快速模式的过期键删除：

      进行过期键删除时，通常有两种策略，分别是快速模式（ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_FAST）和正常模式（ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_SLOW）：

• 在快速模式下，执行的时间不会长过 1000（EXPIRE_FAST_CYCLE_DURATION ）微秒，并且在 1000（EXPIRE_FAST_CYCLE_DURATION ）微秒之内不会再重新执行。
• 在正常模式下，执行的时间不会超过CPU时间的25%，即100ms * 25%，为25ms，这里的100ms表示serverCron函数1s调用10次；

    每个数据库每次最多处理20（ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_LOOKUPS_PER_LOOP）个过期键，处理时，需要从数据库的过期键字典中中随机选择一个过期键，如果键已经过期，那么删除这个过期键，并且传播过期命令。

（2）根据收到slave的ACK信息，取消部分客户端的阻塞状态：

    redis的复制默认是异步的，如果需要同步复制，那么客户端可以用WAIT命令来实现。每当有命令执行时，redis都会记录当前的复制偏移量到客户端状态里。当调用WAIT命令时，用户指定至少多少个replication成功以及超时时间。redis会把客户端加到等待slave响应的队列server.clients_waiting_acks里，并把客户端状态设置为REDIS_BLOCKED_WAIT。处于该状态的客户端无法处理socket的输入数据，后续命令会在输入缓冲区堆积，直到WAIT之前的命令复制完成或者超时。

    如果有客户端阻塞在WAIT命令上，此时服务器将会把server.get_ack_from_slaves置为true，此时会向所有slave发送命令：REPLCONF GETACK，收到该命令的slave会马上发送自己的复制偏移量给master，服务器根据收到slave的ACK信息，检查等待slave响应队列里是否有客户端的有足够多的slave的复制偏移量不少于要求的值，足够的话就解除block，把客户端状态设为REDIS_UNBLOCKED，并且把客户端添加到server.unblocked_clients链表中。

（3）执行未阻塞客户端的querybuf中的命令

    如果server.unblocked_clients链表中存在未阻塞的客户端，那么执行所有未阻塞客户端中查询缓冲区querybuf中的命令。

（4）将AOF缓冲区写到AOF文件，并且根据策略是否调用fsync：

    因为程序需要在回复客户端之前对 AOF 执行写操作，而客户端能执行写操作的唯一机会就是在事件 loop 中，因此，程序将所有 AOF 写累积到缓存server.aof_buf中，并在重新进入事件 loop 之前，将缓存写入到文件中。这里的写AOF缓冲区到文件的策略有三种，分别是：

• AOF_FSYNC_NO 0：将AOF缓冲区的所有内容写入到AOF文件，不调用fsync()，由OS决定什么时候flush数据到磁盘；
• AOF_FSYNC_ALWAYS 1：将AOF缓冲区的所有内容写入到AOF文件，同时调用fsync()函数，每次有数据写入就调用一次，最安全但是最慢；
• AOF_FSYNC_EVERYSEC 2：将AOF缓冲区的所有内容写入到AOF文件，fsync()每秒调用一次，此时的fsync()由线程池中的异步线程专门负责处理；

（5）执行集群的收尾工作：

    执行故障迁移，更新节点的状态，保存 nodes.conf 配置文件等，集群的内容将在后面的博客中进行介绍。

6. 时间事件处理器（serverCron）

    serverCron函数需要在给定的时间点执行，而时间事件就是服务器对这类定时操作的抽象。Redis服务器初始化时，会将serverCron函数指针和时间组成一个时间事件，然后放入事件循环aeEventLoop的时间事件的链表中。serverCron函数默认每隔100ms执行一次，这个函数负责管理服务器的资源，并保持服务器自身的良好运转。该函数的主要功能如下：

（1）更新服务器时间缓存

    redis有不少功能需要获取系统当前时间，而每次获取系统时间都需要进行一次系统调用，为了减少系统调用次数，服务器状态中的server.unixtime和server.mstime属性被用作当前时间的缓存。unixtime保存了秒级精度的时间戳，mstime保存了毫秒级精度的时间戳。

（2）更新LRU时钟

    服务器状态的server.lruclock属性保存了服务器的LRU时钟，用于计算键的空转时常。每个redis对象都有一个lru属性，这个lru属性保存了对象最后一次被命令访问的时间。当服务器要访问一个键的空转时间时，就会用lruclock减去对象的lru属性记录的时间。

（3）更新服务器每秒执行命令次数

    serverCron函数中的trackOperationPerSecond函数会以每100毫秒一次的执行频率，估计并记录服务器最近一秒种处理的命令请求数量。trackOperationPerSecond函数和服务器状态中的四个ops_sec_开头的属性有关，分别是：

• server.ops_sec_last_sample_time：上一次抽样的时间
• server.ops_sec_last_sample_ops：上一次抽样时服务器已执行的命令数量
• server.ops_sec_samples[REDIS_OPS_SEC_SAMPLES]：REDIS_OPS_SEC_SAMPLES为16，数组中每一项都记录了一次抽样结果
• server.ops_sec_idx：ops_sec_samples数组的索引，每次抽样时增1，到16时归零。

（4）更新服务器内存峰值记录

    服务器状态中的server.stat_peak_memory属性记录了服务器的内存峰值大小，每次serverCrom函数执行都会更新这个值。

（5）处理SIGTERM信号

    服务器启动时，redis会为服务器进程的SIGTERM信号关联处理器sigtermHander函数，这个信号负责在服务器收到SIGTERM信号时，打开服务器的server.shutdown_asap标识。每次serverCrom函数运行时，程序都会对服务器状态的shutdown_asap属性进行检查，并根据属性值决定是否关闭服务器。

（6）管理客户端资源

    serverCrom的clientCron函数会对客户端进行检查，如果客户端和服务器的连接已经超时，那么程序释放这个客户端。如果客户端上一次命令执行完了以后，输入缓冲区的大小超过了一定的长度，那么程序就会释放客户端当前的输入缓冲区，并重新创建一个默认大小的输入缓冲区，从而防止客户端的输入缓冲区耗费了过多的内存。

（7）管理数据库资源

  serverCrom函数中的databaseCron函数会对数据库进行检查，执行一次正常模式下的过期键删除，并在没有BGSAVE或BGREWRITEAOF执行时，对字典进行rehash操作。

（8）执行被延迟的BGREWRITEAOF

    服务器执行BGSAVE期间，如果客户端发来BGREWRITEAOF命令，那么服务器会将BGREWRITEAOF命令的执行时间延迟到BGSAVE命令之后，每次serverCron函数的执行都会检查。如果 BGSAVE 和 BGREWRITEAOF 都没有在执行，并且有一个 BGREWRITEAOF 在等待，那么执行 BGREWRITEAOF。

（9）检查持久化操作的运行状态

    服务器使用server.rdb_child_pid和server.aof_child_pid属性记录了BGSAVE命令和BGREWRITEAOF的子进程的ID。每次执行serverCron函数时，程序都会检查这两个PID，只要其中的一个不为-1，程序就会执行一次wait3函数，检查子进程是否有信号发来服务器进程：

• 如果有信号到达，说明RDB文件已生成或者AOF文件已生成，服务器需要执行后续操作。
• 如果没有信号到达，则不做任何操作。

   如果这两个PID都为-1，表示没有在执行持久化操作，此时，程序需要执行以下三个检查：

• 查看BGREWRITEAOF是否被延迟，被延迟则执行
• 检查服务器的自动保存条件是否满足，满足则调用BGSAVE操作。
• 检查AOF重写条件是否满足，配置文件中auto-aof-rewrite-percentage这个参数设置自动重写的条件，满足则执行一次新的BGREWRITEAOF操作

（10）将AOF缓冲区的内容写入AOF文件中

    如果服务器开启了AOF持久化功能，并且AOF缓冲区还有待写入的数据，那么serverCron函数会调用相应的程序，将AOF缓冲区的内容写入到AOF文件里面。

（11）关闭异步客户端

    关闭输出缓冲区大小超出限制的客户端。

（12）执行主从模式下的replicationCron函数，将在后面的博客中介绍

（13）执行集群模式下的clusterCron函数，将在后面的博客中介绍

（14）执行哨兵模式下的sentinelTimer函数，将在后面的博客中介绍

（15）增加cronloops计数器的值

     服务器状态中的server.cronloops记录了serverCrom函数执行的次数。