redis 是一个单线程却性能非常好的内存数据库， 主要用来作为缓存系统。 redis 采用网络IO多路复用技术来保证在多连接的时候， 系统的高吞吐量。
LINUX IO多路复用原理
在linux下面， 常见的有5中网络IO方式， 具体可以参考如下的文章， 总结的很清楚， 我们就不再具体介绍：
/lltaoyy/article/details/54861749
redis的多路复用， 提供了select, epoll, evport, kqueue几种选择，在编译的时候来选择一种。
select是POSIX提供的， 一般的操作系统都有支撑；epoll 是LINUX系统内核提供支持的；evport是Solaris系统内核提供支持的；kqueue是Mac 系统提供支持的；
我们一般运行的服务器都是LINUX系统上面， 并且我对Solaris和Mac系统不是很了解， 我们这里重点比较一下select、poll和epoll 3种多路复用的差异。
select： 单个进程所能打开的最大连接数有FD_SETSIZE宏定义， 其大小为1024或者2048； FD数目剧增后， 会带来性能问题；消息传递从内核到与到用户空间，需要copy数据；
性能问题：
（1）每次调用select，都需要把fd集合从用户态拷贝到内核态，这个开销在fd很多时会很大
（2）同时每次调用select都需要在内核遍历传递进来的所有fd，这个开销在fd很多时也很大
poll： 基本上与select一样， 不通点在于没有FD数目的限制， 因为底层实现不是一个数组， 而是链表；
epoll： FD连接数虽然有限制， 但是很大几乎可以认为无限制；epoll内核中实现是根据每个fd上的callback函数来实现的，只有活跃的socket才会主动调用callback，所以在活跃socket较少的情况下，使用epoll没有前面两者的线性下降的性能问题； 内核和用户通过共享内存来传递消息；
LINUX IO多路复用的接口
select 在LINUX的接口：
#include <sys/select.h>/* According to earlier standards */#include <sys/time.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h>int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);void FD_CLR(int fd, fd_set *set);int FD_ISSET(int fd, fd_set *set);void FD_SET(int fd, fd_set *set);void FD_ZERO(fd_set *set);
select 函数的参数：
- nfds：fd_set的FD的个数， 采用位图的方式记录fd_set集合的FD状态；
- readfds: fd_set 集合中来监控有哪些读操作没有被block, 如果有可读，select
- writefds:fd_set 集合中来监控有哪些写操作没有被block；
- exceptfds: fd_set 集合中来监控有哪些except操作没有被block；
- timeout: FD z最小被block的时间， 如果timeout的2个field都是0， 会立刻返回， 如果该参数是NULL， 会一直block；
select如果有一个或者多个读操作， 写操作， except操作不被block， 返回大于1的数值； 若果没有不被block的FD， 但是某些FD block超时， 返回0； 如果错误出现， 返回-1；
FD_XXX函数， 是添加、删除、清空以及判断fd_set的工具函数。
select的pseudo 代码：
while （1）{int ret = select(streams[]);if (ret > 0 ) {for i in streams[] {if i has data {read or write streams[i];}} } else if (ret == 0) {handle timeout FDs;}else {handle error}}
epoll的LINUX的接口：
#include <sys/epoll.h>//预定义的EVENTenum EPOLL_EVENTS {EPOLLIN = 0x001,#define EPOLLIN EPOLLINEPOLLPRI = 0x002,#define EPOLLPRI EPOLLPRIEPOLLOUT = 0x004,#define EPOLLOUT EPOLLOUTEPOLLRDNORM = 0x040,#define EPOLLRDNORM EPOLLRDNORMEPOLLRDBAND = 0x080,#define EPOLLRDBAND EPOLLRDBANDEPOLLWRNORM = 0x100,#define EPOLLWRNORM EPOLLWRNORMEPOLLWRBAND = 0x200,#define EPOLLWRBAND EPOLLWRBANDEPOLLMSG = 0x400,#define EPOLLMSG EPOLLMSGEPOLLERR = 0x008,#define EPOLLERR EPOLLERREPOLLHUP = 0x010,#define EPOLLHUP EPOLLHUPEPOLLRDHUP = 0x2000,#define EPOLLRDHUP EPOLLRDHUPEPOLLWAKEUP = 1u << 29,#define EPOLLWAKEUP EPOLLWAKEUPEPOLLONESHOT = 1u << 30,#define EPOLLONESHOT EPOLLONESHOTEPOLLET = 1u << 31#define EPOLLET EPOLLET};int epoll_create(int size);//创建epoll对象并回传其描述符。int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);//将要交由内核管控的文件描述符加入epoll对象并设置触发条件。int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);//等待已注册之事件被触发或计时终了。
epoll提供edge-triggered及level-triggered模式。在edge-trigger模式中，epoll_wait仅会在新的事件首次被加入epoll 对象时返回；于level-triggered模式下，epoll_wait在事件状态未变更前将不断被触发。
举例来说，倘若有一个已经于epoll注册之管线接获数据，epoll_wait将返回，并发出数据读取的信号。现假设缓冲器的数据仅有部分被读取并处理，在level-triggered模式下，任何对epoll_wait之调用都将即刻返回，直到缓冲器中的数据全部被读取；然而，在edge-triggered的情境下，epoll_wait仅会于再次接收到新数据(亦即，新数据被写入管线)时返回。
epoll的实现pseudo 代码
epollfd = epoll_create()while （1） {active_stream[] = epoll_wait(epollfd)for （i=0; i < len(active_stream[]); i++) {read or write active_stream[i]}}
redis 多路复用的应用
接下来我们看一下， redis的多路复用如何实现的。整个redis的main函数包含如下3部分：
1、初始化Redis Server参数，这部分代码通过initServerConfig实现。
2、初始化Redis Server，这部分代码在initServer里面。
3、启动事件轮询器。
这里第一部分， 就是通过配置文件的参数来初始化server对象的参数， 和本文的主题没有太大关系这里略过。
第二部分， 包含了创建轮询器， 以及一个时间event队列， 和file event数组。
void initServer(void) {...server.el = aeCreateEventLoop(server.maxclients+CONFIG_FDSET_INCR);if (server.el == NULL) {serverLog(LL_WARNING,"Failed creating the event loop. Error message: '%s'",strerror(errno));}.../* Create the timer callback, this is our way to process many background* operations incrementally, like clients timeout, eviction of unaccessed* expired keys and so forth. */if (aeCreateTimeEvent(server.el, 1, serverCron, NULL, NULL) == AE_ERR) {serverPanic("Can't create event loop timers.");exit(1);}/* Create an event handler for accepting new connections in TCP and Unix* domain sockets. */for (j = 0; j < server.ipfd_count; j++) {if (aeCreateFileEvent(server.el, server.ipfd[j], AE_READABLE,acceptTcpHandler,NULL) == AE_ERR){serverPanic("Unrecoverable error creating server.ipfd file event.");}}if (server.sofd > 0 && aeCreateFileEvent(server.el,server.sofd,AE_READABLE,acceptUnixHandler,NULL) == AE_ERR) serverPanic("Unrecoverable error creating server.sofd file event.");/* Register a readable event for the pipe used to awake the event loop* when a blocked client in a module needs attention. */if (aeCreateFileEvent(server.el, server.module_blocked_pipe[0], AE_READABLE,moduleBlockedClientPipeReadable,NULL) == AE_ERR) {serverPanic("Error registering the readable event for the module ""blocked clients subsystem.");}
第三部分， 是整个event loop部分：
int main() {// 第一部分// 第二部分入口initServer();...aeSetBeforeSleepProc(server.el,beforeSleep); aeSetAfterSleepProc(server.el,afterSleep);aeMain(server.el);aeDeleteEventLoop(server.el);return 0;}void aeMain(aeEventLoop *eventLoop) { eventLoop->stop = 0;while (!eventLoop->stop) {if (eventLoop->beforesleep != NULL)eventLoop->beforesleep(eventLoop);aeProcessEvents(eventLoop, AE_ALL_EVENTS|AE_CALL_AFTER_SLEEP);}}* The function returns the number of events processed. */int aeProcessEvents(aeEventLoop *eventLoop, int flags){* some event fires. */numevents = aeApiPoll(eventLoop, tvp);/* After sleep callback. */if (eventLoop->aftersleep != NULL && flags & AE_CALL_AFTER_SLEEP)eventLoop->aftersleep(eventLoop);for (j = 0; j < numevents; j++) {aeFileEvent *fe = &eventLoop->events[eventLoop->fired[j].fd];int mask = eventLoop->fired[j].mask;int fd = eventLoop->fired[j].fd;int rfired = 0;/* note the fe->mask & mask & ... code: maybe an already processed* event removed an element that fired and we still didn't* processed, so we check if the event is still valid. */if (fe->mask & mask & AE_READABLE) {rfired = 1;fe->rfileProc(eventLoop,fd,fe->clientData,mask);}if (fe->mask & mask & AE_WRITABLE) {if (!rfired || fe->wfileProc != fe->rfileProc)fe->wfileProc(eventLoop,fd,fe->clientData,mask);}processed++;}}/* Check time events */if (flags & AE_TIME_EVENTS)processed += processTimeEvents(eventLoop);return processed; /* return the number of processed file/time events */}static void aeApiDelEvent(aeEventLoop *eventLoop, int fd, int delmask) {aeApiState *state = eventLoop->apidata;struct epoll_event ee = {0}; /* avoid valgrind warning */int mask = eventLoop->events[fd].mask & (~delmask);ee.events = 0;if (mask & AE_READABLE) ee.events |= EPOLLIN;if (mask & AE_WRITABLE) ee.events |= EPOLLOUT;ee.data.fd = fd;if (mask != AE_NONE) {epoll_ctl(state->epfd,EPOLL_CTL_MOD,fd,&ee);} else {/* Note, Kernel < 2.6.9 requires a non null event pointer even for* EPOLL_CTL_DEL. */epoll_ctl(state->epfd,EPOLL_CTL_DEL,fd,&ee);} }
上述的代码比较简单， 没有做过多的说明， 只是把调用关系罗列出来， 以便看清楚redis的整个框架。
