首先想一个问题，为何Redis比Memcached快呢？
一般想法：Memcached完全基于内存，而Redis具有持久化保存特性，即使是异步的，Redis也不可能比Memcached快。
可实际测试情况基本上是：Redis占绝对优势。
可能原因有二：
1、Libevent: Memcached使用、而Redis没有选用。Libevent为了迎合通用性造成代码庞大及牺牲了在特定平台的不少性能。Redis一直坚持设计小巧并去依赖库的思路。
2、CAS问题：CAS是Memcached中比较方便的一种防止竞争修改资源的方法。
CAS实现需要为每个cache key设置一个隐藏的cas token，cas相当value版本号，每次set会将token需要递增，
因此带来CPU和内存的双重开销、但达到单机10G+ cache以及QPS上万之后这些开销就会给双方相对带来一些
细微性能差别。
Redis在封装事件的处理采用了Reactor模式，添加了定时事件的处理。
Redis处理事件是单进程单线程的，而经典Reator模式对事件是串行处理的。
即如果有一个事件阻塞过久的话会导致整个Redis被阻塞。
下面来简要分析一下Redis AE事件处理模型。
从代码中可以看到它主要支持了epoll、select、kqueue、以及基于Solaris的event ports。
主要提供了对两种类型的事件驱动：
1、IO事件（文件事件），包括有IO的读事件和写事件。
2、定时器事件，包括有一次性定时器和循环定时器。
基本的数据结构：@ae.h
//定义文件事件处理接口（函数指针）
<span style="font-size:18px;">typedef void aeFileProc(struct aeEventLoop *eventLoop, int fd, void *clientData, int mask);
//时间事件处理接口（函数指针），该函数返回定时的时长
typedef int aeTimeProc(struct aeEventLoop *eventLoop, long long id, void *clientData);
typedef void aeEventFinalizerProc(struct aeEventLoop *eventLoop, void *clientData);
//aeMain中使用，在调用处理事件前调用
typedef void aeBeforeSleepProc(struct aeEventLoop *eventLoop);</span>
<span style="font-size:18px;">//文件事件结构体
typedef struct aeFileEvent {
//读或者写，也用于标识该事件结构体是否正在使用
int mask; /* one of AE_(READABLE|WRITABLE) */
//读事件的处理函数
aeFileProc *rfileProc;
//写事件的处理函数
aeFileProc *wfileProc;
//传递给上述两个函数的数据
void *clientData;
} aeFileEvent;
//时间事件
typedef struct aeTimeEvent {
//时间事件标识符，用于唯一标识该时间事件，并且用于删除时间事件
long long id; /* time event identifier. */
long when_sec; /* seconds */
long when_ms; /* milliseconds */
//该事件对应的处理程序
aeTimeProc *timeProc;
//时间事件的最后一次处理程序，若已设置，则删除时间事件时会被调用
aeEventFinalizerProc *finalizerProc;
void *clientData;
struct aeTimeEvent *next;
} aeTimeEvent;
//这里用于保存已触发的事件
typedef struct aeFiredEvent {
int fd;
int mask;
} aeFiredEvent;</span><span style="font-size:18px;">/* State of an event based program */
typedef struct aeEventLoop {
//最大文件描述符的值
int maxfd; /* highest file descriptor currently registered */
//文件描述符的最大监听数
int setsize; /* max number of file descriptors tracked */
//用于生成时间事件的唯一标识id
long long timeEventNextId;
//用于检测系统时间是否变更（判断标准 now<lastTime）
time_t lastTime; /* Used to detect system clock skew */
//注册要使用的文件事件，这里的分离表实现为直接索引，即通过fd来访问，实现事件的分离
aeFileEvent *events; /* Registered events */
//已触发的事件
aeFiredEvent *fired; /* Fired events */
aeTimeEvent *timeEventHead;
//停止标志，1表示停止
int stop;
//这个是处理底层特定API的数据，对于epoll来说，该结构体包含了epoll fd和epoll_event
void *apidata; /* This is used for polling API specific data */
//在调用processEvent前（即如果没有事件则睡眠），调用该处理函数
aeBeforeSleepProc *beforesleep;
} aeEventLoop;</span>
1、 aeCreateEventLoop
底层epoll多路复用初始化，然后存放在aeEventLoop中 void * 类型的apidata，隐藏了底层的实现。
<span style="font-size:18px;">typedef struct aeApiState {
int epfd;
struct epoll_event *events;
} aeApiState;</span>
<span style="font-size:18px;">//ae底层的数据创建以及初始化
static int aeApiCreate(aeEventLoop *eventLoop) {
aeApiState *state = zmalloc(sizeof(aeApiState));
if (!state) return -1;
//创建setsize个epoll_event
state->events = zmalloc(sizeof(struct epoll_event)*eventLoop->setsize);
if (!state->events) {
zfree(state);
return -1;
}
state->epfd = epoll_create(1024); /* 1024 is just a hint for the kernel */
if (state->epfd == -1) {
zfree(state->events);
zfree(state);
return -1;
}
eventLoop->apidata = state;
return 0;
}
//创建事件循环，setsize为最大事件的的个数，对于epoll来说也是epoll_event的个数
aeEventLoop *aeCreateEventLoop(int setsize) {
aeEventLoop *eventLoop;
int i;
//分配该结构体的内存空间
if ((eventLoop = zmalloc(sizeof(*eventLoop))) == NULL) goto err;
eventLoop->events = zmalloc(sizeof(aeFileEvent)*setsize);
eventLoop->fired = zmalloc(sizeof(aeFiredEvent)*setsize);
if (eventLoop->events == NULL || eventLoop->fired == NULL) goto err;
//初始化最多setsize个事件
eventLoop->setsize = setsize;
eventLoop->lastTime = time(NULL);
eventLoop->timeEventHead = NULL;
eventLoop->timeEventNextId = 0;
eventLoop->stop = 0;
eventLoop->maxfd = -1;
eventLoop->beforesleep = NULL;
//这一步为创建底层IO处理的数据，如epoll，创建epoll_event,和epfd
if (aeApiCreate(eventLoop) == -1) goto err;
/* Events with mask == AE_NONE are not set. So let's initialize the
* vector with it. */
for (i = 0; i < setsize; i++)
eventLoop->events[i].mask = AE_NONE;
return eventLoop;
err:
if (eventLoop) {
zfree(eventLoop->events);
zfree(eventLoop->fired);
zfree(eventLoop);
}
return NULL;
}</span>
这里将最大文件描述符作为参数setSize、后面创建的eventLoop->events、eventLoop->fired都是以此
来创建、即用文件描述符作为其索引、以最大内存 sizeof(aeFiredEvent) + sizeof(aeFileEvent) 40字节
乘以总的fd数之内存换取o(1)查找效率是值得的。
2、aeCreateFileEvent
对于创建文件事件，需要传入一个该事件对应的处理程序，当事件发生时，会调用对应的回调函数。
这里设计的aeFileEvent结构体就是将事件源（FD），事件，事件处理程序关联起来。
<span style="font-size:18px;">//添加监听的事件，其中如果该fd对应的事件已经存在，则为修改合并旧的事件
static int aeApiAddEvent(aeEventLoop *eventLoop, int fd, int mask) {
aeApiState *state = eventLoop->apidata;
struct epoll_event ee = {0}; /* avoid valgrind warning */
/* If the fd was already monitored for some event, we need a MOD
* operation. Otherwise we need an ADD operation. */
//判断fd是否已经添加了事件的监听
int op = eventLoop->events[fd].mask == AE_NONE ?
EPOLL_CTL_ADD : EPOLL_CTL_MOD;
ee.events = 0;
mask |= eventLoop->events[fd].mask; /* Merge old events */
if (mask & AE_READABLE) ee.events |= EPOLLIN;
if (mask & AE_WRITABLE) ee.events |= EPOLLOUT;
ee.data.fd = fd;
if (epoll_ctl(state->epfd,op,fd,&ee) == -1) return -1;
return 0;
}
//删除指定事件的监听
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);
}
}
//创建文件事件，并将该事件注册到eventLoop中
int aeCreateFileEvent(aeEventLoop *eventLoop, int fd, int mask,
aeFileProc *proc, void *clientData)
{
if (fd >= eventLoop->setsize) {
errno = ERANGE;
return AE_ERR;
}
//直接使用fd来获取FileEvent，来后面分离事件时也采用这种方法（直接索引）
aeFileEvent *fe = &eventLoop->events[fd];
//该该事件添加eventLoop中或者修改原来的已有的（保留旧的）
if (aeApiAddEvent(eventLoop, fd, mask) == -1)
return AE_ERR;
fe->mask |= mask;
//将该事件的处理程序放到对应的位置
if (mask & AE_READABLE) fe->rfileProc = proc;
if (mask & AE_WRITABLE) fe->wfileProc = proc;
//设置将要传递给该事件处理程序的数据
fe->clientData = clientData;
if (fd > eventLoop->maxfd)
eventLoop->maxfd = fd;
return AE_OK;
}</span>
3、aeProcessEvents
这个是核心部分，通过epoll_wait将事件分离出来，从而保存到fired中，对于语句
aeFileEvent *fe = &eventLoop->events[eventLoop->fired[j].fd];
通过触发事件的 fd 在events中直接映射找到与事件关联的结构体，从而实现事件分派。
Reactor的核心是实现了事件的分离分派。
<span style="font-size:18px;">static int aeApiPoll(aeEventLoop *eventLoop, struct timeval *tvp) {
aeApiState *state = eventLoop->apidata;
int retval, numevents = 0;
//等待事件产生
retval = epoll_wait(state->epfd,state->events,eventLoop->setsize,
tvp ? (tvp->tv_sec*1000 + tvp->tv_usec/1000) : -1);
if (retval > 0) {
int j;
numevents = retval;
for (j = 0; j < numevents; j++) {
int mask = 0;
struct epoll_event *e = state->events+j;
if (e->events & EPOLLIN) mask |= AE_READABLE;
if (e->events & EPOLLOUT) mask |= AE_WRITABLE;
if (e->events & EPOLLERR) mask |= AE_WRITABLE;
if (e->events & EPOLLHUP) mask |= AE_WRITABLE;
// 利用fired数组记录触发的事件
eventLoop->fired[j].fd = e->data.fd;
eventLoop->fired[j].mask = mask;
}
}
return numevents;
}
//事件处理程序
int aeProcessEvents(aeEventLoop *eventLoop, int flags)
{
int processed = 0, numevents;
//若什么都没有设置，则直接返回
/* Nothing to do? return ASAP */
if (!(flags & AE_TIME_EVENTS) && !(flags & AE_FILE_EVENTS)) return 0;
//如果有文件事件或者设置了时间事件并且没有设置DONT_WAIT标志
/* Note that we want call select() even if there are no
* file events to process as long as we want to process time
* events, in order to sleep until the next time event is ready
* to fire. */
if (eventLoop->maxfd != -1 ||
((flags & AE_TIME_EVENTS) && !(flags & AE_DONT_WAIT))) {
int j;
aeTimeEvent *shortest = NULL;
struct timeval tv, *tvp;
if (flags & AE_TIME_EVENTS && !(flags & AE_DONT_WAIT))
//查找时间最早的时间事件
shortest = aeSearchNearestTimer(eventLoop);
if (shortest) {
long now_sec, now_ms;
aeGetTime(&now_sec, &now_ms);
tvp = &tv;
/* How many milliseconds we need to wait for the next
* time event to fire? */
long long ms =
(shortest->when_sec - now_sec)*1000 +
shortest->when_ms - now_ms;
// 找到最早的时间事件与当前时间差值就是epoll wait时间
if (ms > 0) {
tvp->tv_sec = ms/1000;
tvp->tv_usec = (ms % 1000)*1000;
} else {
tvp->tv_sec = 0;
tvp->tv_usec = 0;
}
} else {
/* If we have to check for events but need to return
* ASAP because of AE_DONT_WAIT we need to set the timeout
* to zero */
if (flags & AE_DONT_WAIT) {
tv.tv_sec = tv.tv_usec = 0;
tvp = &tv;
} else {
//如果没有时间事件则可以阻塞、如果此时加入一个Timer event，啥时候唤醒呢？！
/* Otherwise we can block */
tvp = NULL; /* wait forever */
}
}
numevents = aeApiPoll(eventLoop, tvp);
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) {
//这里的判断是为了防止重复调用
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 */
}</span>
总结如下：
1. Reactor模式，串行处理事件
2. 具有定时事件功能（但是不能过多，因为是使用链表实现的）、O(N)复杂度
3. 优先处理读事件
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