Redis 网络模型_redis网络模型

redis网络模型背景

1.进程分为用户空间和内核空间；

        用户空间和内核空间共同目标是对系统资源的访问，为了提高IO效率，给用户空间和内核空间都加入了缓存；访问的流程为读写两部分，读：用户空间访问内核空间的缓存产看是否存在资源，若没有内核空间再对系统资源进行访问获取资源后存在缓存层，再读取到用户空间进行逻辑操作；写：将用户空间的缓存内容拷贝到内核空间缓存层，然后写入硬件中；

2.阻塞IO

        阻塞IO指的是IO模型中等待数据的状态，发生在两个阶段，第一个阶段：用户空间执行recvfrom从内核空间中查找资源，内核缓存层并没有数据就进入到等待状态，第二个阶段：内核空间从硬件上也无法拷贝资源，进入等待状态；

3.非阻塞IO

        非阻塞IO指的是用户进程执行recvfrom从内核空间查找数据，但是没有数据内核空间就会返回错误给用户，但其实内核空间的从缓存层拷贝数据也是处于等待状态，用户进程得到错误信息后会不断访问内核空间，知道内核空间拷贝数据成功后返回正确给用户进程，用户在进行逻辑调用；与阻塞IO的区别在于第一阶段等待与否，性能稍差，不如阻塞IO；

4.IO多路复用

         无论阻塞IO还是非阻塞IO，存在一个问题是在第二个阶段都要进行等待，cpu的利用率不太好，IO多路复用解决了这一问题，使用单线程监听FD的状态，然后再调用recvfrom从内核空间拷贝资源到用户空间供用户进行使用；

        FD：用来关联linux中的文件，linux中一切皆为文件，FD是一个无符号整数

        IO多路复用过程：用户调用select同时监听多个socekt,如果发现FD 是readable,就调用recvfrom从内核空间拷贝数据到用户供用户使用

        IO多路复用采用select存在很多的缺点，例如：监听的FD不能超过1024，需要拷贝FD到内核空间并且要遍历所有的FD；而采用epoll不用遍历所有的FD，直接拷贝到用户空间，采用红黑树来存储FD，大小不上限，增删改查非常方便  ，性能不会因FD的数量受影响；   

        Web服务使用Redis epoll 流程：用户空间的服务端创建实例epoll_create，severSocket得到FD，epoll_ctl 监听FD，注册所有FD到红黑树，如果监听到FD就绪，将就绪的FD存储链表中，epoll_wait 等待FD从链表中判断是否存在链表头，如果存在判断事件类型，如果是异常写出响应 ,如果是epollin判断ssfd是否可读，如果可读  accept接收客户端socket得到对应的FD然后到监听FD再到注册过程，如果ssfd不可读就直接读取请求参数作出响应。

        异步IO：用户进程调用aio_read函数通知内核空间然后不再关心干其他事情，而内核空间进行等待数据带数据就绪拷贝数据到用户空间，递交aio的信号，信号函数处理信号到用户进程；

总结：所谓阻塞IO中的阻塞实际上是指第一阶段等待数据是否阻塞，都不阻塞的是异步IO；同步与异步是看第二阶段是否阻塞，阻塞与非阻塞IO都是同步IO；

Redis网络模型核心是IO多路复用和事件派发，使用单线程，使用多线程的地方是两部分，一个是对命令的解析，还有就是写返回结果，性能的关键在于IO本身，与是否多线程关系不大。