Redis实战(10)-一条命令在Redis是如何执行的？

Redis Server一旦和某客户端建立连接，就会在事件驱动框架中注册可读事件，对应客户端的命令请求。

整个命令处理过程可分阶段：

• 命令解析，processInputBufferAndReplicate
• 命令执行，processCommand
• 结果返回，addReply

1 命令读取：readQueryFromClient

会从客户端连接的socket中，读取最大为readlen长度的数据，readlen大小为宏定义PROTO_IOBUF_LEN，默认16KB。

接着根据读取数据的情况，进行异常处理，如：

• 数据读取失败

• 或客户端连接关闭等

若当前客户端是主从复制中的主节点，readQueryFromClient会把读取的数据，追加到用于主从节点命令同步的缓冲区中。

最后，调用processInputBuffer，进入命令解析阶段。

void readQueryFromClient(aeEventLoop *el, int fd, void *privdata, int mask) {
   ...
   readlen = PROTO_IOBUF_LEN;  // 从客户端socket中读取的数据长度，默认16KB
   ...
   c->querybuf = sdsMakeRoomFor(c->querybuf, readlen);  // 给缓冲区分配空间
   nread = read(fd, c->querybuf+qblen, readlen);  // 调用read从描述符为fd的客户端socket中读取数据
    ...
    processInputBufferAndReplicate(c);  // 进一步处理读取内容
}

2 命令解析：processInputBuffer

根据当前客户端是否有CLIENT_MASTER标记，执行如下分支：

• Case1

  客户端无CLIENT_MASTER标记，即当前客户端不属于主从的Master。processInputBufferAndReplicate直接调processInputBuffer，对客户端输入缓冲区中的命令和参数进行解析。所以在这里，实际执行命令解析的函数是processInputBuffer

• Case2

  客户端有CLIENT_MASTER标记。processInputBufferAndReplicate除了会调用processInputBuffer，解析客户端命令，还会调用replicationFeedSlavesFromMasterStream，将主节点接收到的命令同步给从节点

最终命令解析就在processInputBuffer：

• 首先，processInputBuffer函数会执行一个while循环，不断从客户端的输入缓冲区读数据

• 然后，判断读取到的命令格式，是否以“*”开头：

  • 命令 *开头，processInputBuffer会调processMultibulkBuffer解析读取到的命令

  • 不是*开头，即管道命令，命令和命令间用换行符\r\n分隔的。如使用Telnet发给Redis的命令就属该类型命令。processInputBuffer会调用processInlineBuffer解析命令。

命令解析完成后，processInputBuffer就会调用processCommand，进入命令处理的第三阶段：命令执行。

执行流程图

3 命令执行：processCommand

实际执行命令前的主要逻辑：

1. processCommand调moduleCallCommandFilters，将Redis命令替换成module想替换的命令

2. processCommand判断当前命令是否为quit命令并做相应处理

   

3. processCommand调lookupCommand，在全局变量server的commands成员变量中查找相关命令

全局变量server的commands成员变量是个哈希表，定义在redisServer结构体：

commands成员变量的初始化是在initServerConfig，调用dictCreate完成哈希表创建，再调用populateCommandTable将Redis提供的命令名称和对应的实现函数，插入哈希表。

而这其中的populateCommandTable使用redisCommand结构体数组redisCommandTable。

redisCommandTable数组在server.c定义，它的每一个元素是redisCommand结构体类型的记录，对应Redis实现的一条命令。即redisCommand结构体记录当前命令所对应的实现函数。

如下代码展示GET、SET等命令信息，实现函数getCommand，setCommand：

所以lookupCommand会根据解析的命令名称，在commands对应的哈希表中查找相应命令。

查到对应命令后，processCommand就会检查，如命令参数是否有效、发送命令的用户是否进行过验证、当前内存的使用情况等。

等processCommand对命令做完各种检查，就开始执行命令，判断当前客户端是否有CLIENT_MULTI标记：

• 有，说明要处理Redis事务相关命令

  按事务要求，调queueMultiCommand：将命令入队保存，等待后续再一把梭

• 无，无关事务特性

  调call实际执行命令。call通过调用命令本身，即redisCommand结构体中定义的函数指针完成。每个redisCommand结构体中都定义了其对应实现函数，在redisCommandTable数组。

分布式锁的加锁操作就是使用SET命令，就通过SET命令看一个命令实际执行过程。

SET命令对应实现函数setCommand：

• 首先会判断命令参数，如是否带有NX、EX、XX、PX等可选项，若有，就会记录这些标记
• 然后，调用setGenericCommand：根据setCommand记录的命令参数标记，进行相应处理。如命令参数中有NX，则setGenericCommand会调用lookupKeyWrite，查找要执行SET命令的K是否已存在
• 若K已存在，则setGenericCommand会调用addReply，返回NULL，正符合分布式锁语义。

若SET命令可正常执行，即：

• 命令带NX选项，但K不存在

• 或带有XX选项，但K已存在

这样setGenericCommand就会调用setKey完成KV对的实际插入：

setKey(c->db,key,val);

然后，若命令设置了TTL，setGenericCommand还会调用setExpire函数设置过期时间。最后，setGenericCommand调用addReply函数，将结果返给客户端：

addReply(c, ok_reply ? ok_reply : shared.ok);

SET命令执行流程图

无论：

• 在命令执行过程中，发现不符合命令的执行条件
• 或是命令能成功执行

addReply函数都会被调用以返回结果。所以，这就进入命令处理过程的最后一个阶段：结果返回阶段。

4 结果返回：addReply

调用prepareClientToWrite，并在prepareClientToWrite中调用clientInstallWriteHandler，将待写回客户端加入到全局变量server的clients_pending_write列表。

然后，addReply会调用_addReplyToBuffer等函数，将要返回的结果添加到客户端的输出缓冲区。

至此，这就是一条命令如何从读取，经过解析、执行等步骤，最终将结果返给客户端，该过程以及涉及的主要函数：

若在前面命令处理过程中，都由I/O主线程处理，则命令执行的原子性肯定能得到保证，分布式锁的原子性也相应得到保证。

FAQ

但若这个处理过程配合I/O多路复用机制和多IO线程机制，那这俩机制是在这个过程的什么阶段发挥作用？会不会影响命令执行原子性？