作者：xjq520 | 来源：互联网 | 2023-08-19 18:19
Redis中涉及到多种io，如socket与file，为了统一对它们的操作，redis设计了一个抽象层，即rio，使用rio可以实现将数据写入到不同的底层io，但是接口相同。ri
Redis中涉及到多种io，如socket与file，为了统一对它们的操作，redis设计了一个抽象层，即rio，使用rio可以实现将数据写入到不同的底层io，但是接口相同。rio的实现在rio.h与rio.c源文件中，支持内存、文件、socket集合三类底层io。
1. struct rio
struct rio中声明了统一的io操作接口，并且包含一个底层io对象的union结构。使用不同的底层io初始化rio实例后，调用rio的抽象接口即会调用对应底层io的实现。以面向对象的思想即是，rio为抽象类，它拥有三个子类:buffer、file及fdset，这三个子类实现了抽象类声明的接口。使用者可以使用它们的父类rio进行编程，实现多态性。
以下是struct rio中抽象接口的声明(此处省略了一些其它的成员)：
struct _rio {
/* Backend functions.
* Since this functions do not tolerate short writes or reads the return
* value is simplified to: zero on error, non zero on complete success. */
size_t (*read)(struct _rio *, void *buf, size_t len);
size_t (*write)(struct _rio *, const void *buf, size_t len);
off_t (*tell)(struct _rio *);
int (*flush)(struct _rio *);
/* The update_cksum method if not NULL is used to compute the checksum of
* all the data that was read or written so far. The method should be
* designed so that can be called with the current checksum, and the buf
* and len fields pointing to the new block of data to add to the checksum
* computation. */
void (*update_cksum)(struct _rio *, const void *buf, size_t len);
...
/* Backend-specific vars. */
...
};
每一个底层对象都需要实现它需要支持的接口，实例化rio时，rio结构中的函数指针将指向底io的实现。Redis是C语言实现，因此针对 三个底层io声明了三个对应的初始化函数：
void rioInitWithFile(rio *r, FILE *fp);
void rioInitWithBuffer(rio *r, sds s);
void rioInitWithFdset(rio *r, int *fds, int numfds);
这三个函数将初始化rio实例中的函数指针为它对应的抽象接口实现，并初始化union结构指向正确的底层io对象。
注意：rio接口中虽然声明了write操作与read操作，但是redis中仅将它们用于单向操作，即一个rio实例或者使用write操作，或者使用read操作，同一个rio实例不能既读又写。
2. buffer
以buffer为底层io的rio实例，write操作将参数buf中的数据copy到一个sds中(redis的字符串实现)。反之，它的read操作将会从一个sds中读取数据到参数buf指向的地址中。
抽象接口不支持seek操作，因此写操作仅能append，而读操作也只能从当前位置读数据。buffer对象的结构声明如下：
/* In-memory buffer target. */
struct {
sds ptr;
off_t pos;
} buffer;
这里的pos记录了读写操作在buffer中的当前位置。
3. file
以file为底层io的rio实例，write操作将参数buf中的数据写入到文件中，而read操作则将file中的数据读到参数buf指向的内存地址中。file对象的抽象接口实现只需要简单的调用c语言的库函数即可。
同样由于抽象接口未声明seek操作，它的具体实现也没有实现seek操作。file对象的结构声明如下：
/* Stdio file pointer target. */
struct {
FILE *fp;
off_t buffered; /* Bytes written since last fsync. */
off_t autosync; /* fsync after 'autosync' bytes written. */
} file;
这里的buffered记录了写操作的累计数据量，而autosync为设置一个同步值，当buffered值超过autosync值后，会执行sync操作使数据同步到磁盘上，sync操作后将buffered值清零。
4. fdset
以fdset为底层io的rio实例可以同时将数据向多个目标写，在redis中主要用作master向它的多个slave发送同步数据，即使用fdset的write操作可以将一份数据向多个socket发送。对fdset的抽象大大地简化了redis的master向它的多个slave发送同步数据的 io操作
fdset不支持read操作。此外，它使用了类似buffer的一个sds实例作为缓存，数据首先被写入到该缓存中，当缓存中的数据超过一定数量，或者调用了flush操作，再将缓存中的数据发送到所有的socket中。fdset的结构声明如下：
/* Multiple FDs target (used to write to N sockets). */
struct {
int *fds; /* File descriptors. */
int *state; /* Error state of each fd. 0 (if ok) or errno. */
int numfds;
off_t pos;
sds buf;
} fdset;
fds即所有的目标socket的文件描述符集合，state记录了这些文件描述符的状态(是否发生写错误)，numfds记录了集合的大小，buf为缓存，pos代表buf中下一个应该发送的数据的位置。
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