跟著大彬讀原始碼 - Redis 2 - 伺服器如何響應客戶端請求？（上）

北國丶風光發表於2019-07-10
原始碼Redis伺服器客戶端

上次我們通過問題“啟動伺服器，程式都幹了什麼？”，跟著原始碼，深入瞭解了 Redis 伺服器的啟動過程。

既然啟動了 Redis 伺服器，那我們就要連上 Redis 服務幹些事情。這裡我們可以通過 redis-cli 測試。

現在客戶端和伺服器都準備好了，那麼Redis 客戶端和伺服器如何建立連線？伺服器又是如何響應客戶端的請求呢？

1 連線伺服器

客戶端和伺服器進行通訊，首先應該就是建立連線。接下來，我們來看下 redis-cli 與伺服器的連線過程。

還記得我們上次使用 gdb 除錯程式的步驟嗎？讓我們對 redis-cli 再來一次，看看原始碼的執行步驟。在開始之前，記得在編輯器開啟 redis-cli.c，定位到 main 函式的位置，畢竟 gdb 看程式碼沒有編輯器看著舒服。

debug 步驟如下：

# bash
cd /opt/redis-3.2.13
// 啟動 Redis 服務。Ctrl+c 可推出伺服器啟動頁，同時保持伺服器執行
./src/redis-server --port 8379 &
// 除錯 redis-clli
gdb ./src/redis-cli
# gdb 
(gdb) b main
(gdb) r -p 8379
(gdb) layout src
(gdb) focus cmd

執行完上述步驟，我們會進入如下介面：

圖 1 - 進入 redis-cli main 函式

這時候我們就可以回到編輯器頁，看看對 main 函式中哪一行比較感興趣，就停下來研究研究。到了 2618 行，我們會看到有執行 parseOptions 這個函式，看名字，好像是初始化一些可選項。那就進去看看唄。

1.1 初始化客戶端配置

函式執行步驟：main -> parseOptions -> main。

我們會看到，在執行 redis-cli 時攜帶的引數都是在這個函式中解析，比如我們啟動的時候帶著的 -p 引數，會在 996 行被解析到，同時賦值給客戶端的 hostport 配置項。如下圖：

圖 2 - 啟動 redis-cli 攜帶的 -p 引數被賦值給 hostport 配置項

1.2 客戶端啟動模式

函式執行步驟：main。

回到 main 函式，會看到後面的程式碼會出現很多 cliConnect 函式。要注意的是，這裡並不表示 redis-cli 會執行多次 cliConnect 函式。實際上，每一個 if 語句塊，都代表著客戶端的一種連線模式，3.2.13 版本支援以下模式：

  1. Latency mode：延遲模式。redis-cli --latency -p 8379 用來測試客戶端與伺服器連線的延遲。還有 --history 和 --dist 可選項，用來展示不同的形式。
  2. Slave mode：模擬從節點模式。
  3. Get RDB mode：生成併傳送 RDB 持久化檔案，儲存在本地。
  4. Pipe mode：管道模式。將命令封裝成指定資料格式，批量傳送給 redis 伺服器執行。
  5. Find big keys：統計 bigkey 的分佈。
  6. Stat mode：統計模式。實時展示伺服器的統計資訊。
  7. Scan mode：掃描指定模式的鍵，相當於 scan 模式。
  8. LRU test mode：實時測試 LRU 演算法的命中情況。

1.3 連線伺服器

函式執行步驟：main -> cliConnect -> redisConnect -> redisContextInit -> redisContextConnectTcp -> _redisContextConnectTcp -> cliConnect。

我們上面沒有使用特殊模式啟動，因此，我們會看到在 2687 行真正的去呼叫 cliConnect 函式。跟蹤進去，讓我們看看究竟是如何和伺服器進行連線的。

在 cliConnect 函式中，我們看到，根據 hostsocket 的配置項，會使用不同的連線模式。從名字上，我們大概可以猜出，一個是 TCP Socket 連線，另一個是本機 Unix Socket 連線。

如果想要使用 Unix Socket 連線，只需按格式配置 hostscoket 即可：./src/redis-cli -s /tmp/redis.sock。

我們這裡使用 TCP Scoket 連線，使用 redisConnect 函式建立連線。

不斷追蹤，我們會看到上面所示的函式執行步驟，在 _redisContextConnectTcp 函式中會看到 getaddrinfo 和 connect 函式的呼叫，這裡就是建立 TCP 連線的地方。

1.4 校驗許可權及選擇資料庫

函式執行步驟：cliConnect -> anetKeepAlive -> cliAuth -> cliSelect -> main。

回到 cliConnect 函式，如果正常連線上伺服器後，還會將我們上面建立的 TCP 連線設定為長連線，然後校驗許可權，選擇連線資料庫。

...
/* Set aggressive KEEP_ALIVE socket option in the Redis context socket
 * in order to prevent timeouts caused by the execution of long
 * commands. At the same time this improves the detection of real
 * errors. */
anetKeepAlive(NULL, context->fd, REDIS_CLI_KEEPALIVE_INTERVAL);
/* Do AUTH and select the right DB. */
if (cliAuth() != REDIS_OK)
    return REDIS_ERR;
if (cliSelect() != REDIS_OK)
    return REDIS_ERR;
...

至此，我們已經跑完客戶端與伺服器建立連線的全過程。感興趣的小夥伴可以嘗試連線不存在的 IP 或 埠，觀察程式丟擲異常的時機，熟悉整個連線過程。

客戶端與 伺服器建立連線後，就可以使用相關命令運算元據庫中的 key 了。下面我們以 SET KEY VALUE 命令為例，來看看命令的執行過程。

2 傳送命令請求

當使用者在客戶端鍵入一個命令請求時，客戶端會將這個命令請求按協議格式轉換，然後通過連線到伺服器的套接字，將轉換後的命令請求傳送給伺服器，如圖 3 所示：

圖 3 - 客戶端接收併傳送命令請求的過程

因此，對於我們上面的命令請求，客戶端會轉成：

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

然後發給伺服器。

以上是客戶端傳送命令給伺服器的過程，在下一節中，我們再來認識伺服器是如何響應客戶端請的。

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