Redis设计与实现-客户端

概述

Redis服务是典型的一对多服务器程序：一个服务器可以与多个客户端建立网络连接，每个客户端可以向服务器发送命令请求，而服务器则接收并处理客户端发送的命令请求，并向客户端返回命令回复。
通过使用IO多路复用技术实现的文件事件处理器，Redis服务器使用单线程单进程的方式来处理命令请求，并与多个客户端进行网络通信。
对于每个与服务器进行连接的客户端，服务器都为这些客户端建立了相应的redis.h/redisClient结构（客户端状态），这个结构保存了客户端当前的状态信息，以及执行相关功能时需要用到的数据结构，其中包括：

客户端的套接字描述符
客户端的名字
客户端的标志值
指向客户端正在使用的数据库的指针，以及该数据库的号码
客户端当前要执行的命令，命令的参数，命令参数的个数，以及指向命令实现函数的指针
客户端的输入缓冲区和输出缓冲区
客户端的复制状态信息，以及进行复制所需的数据结构
客户端执行BRPOP、BLPOP等列表阻塞命令时使用的数据结构
客户端的事务状态，以及执行WATCH命令时用到的数据结构
客户端执行发布与订阅功能时用到的数据结构
客户端的身份验证标志
客户端的创建时间，客户端和服务器最后一次通信的时间，以及客户端的输出缓冲区大小超出软性限制的时间

Redis服务器状态结构的clients属性是一个链表，这个链表保存了所有与服务器连接的客户端的状态结构，对客户端执行批量操作，或者查找某个指定的客户端，都可以通过遍历clients链表来完成

struct redisServer {
	// ...
    // 一个链表，保存了所有客户端状态
    list *clients;
    /// ...
};

客户端属性

客户端状态包含的属性可以分为两类：

一类是比较通用的属性，这些属性很少与特定功能相关，无论客户端执行的是什么工作，它们都要用到这些属性。
另外一类是和特定功能相关的属性，比如操作数据库时需要用到的db属性和dictid属性，执行事务时需要用到的mstate属性，以及执行WATCH命令时需要用到的watched_keys属性等等

套接字描述符

客户端状态的fd属性记录了客户端正在使用的套接字描述符：

typedef struct redisClient {
	// ...
    int fd;
    // ...
} redisClient;

根据客户端类型的不同，fd属性的值可以是-1或者是大于-1的整数：

伪客户端（fake client）的fd属性的值为-1,：伪客户端处理的命令请求来源于AOF文件或LUA校本，而不是网络，所以这种客户端不需要套接字连接，自然也不需要记录套接字描述符。目前Redis服务器会在两个地方用到伪客户端，一个用于载入AOF文件并还原数据库状态，而另一个则用于执行LUA校本中包含的Redis命令。
普通客户端的fd属性的值为大于-1的整数：普通客户端使用套接字来与服务器进行通信，所以服务器会用fd属性来记录客户端套接字的描述符。因为合法的套接字描述符不能是-1，所以普通客户端的套接字描述符的值必然是大于-1的整数。

标志

客户端的标志属性flags记录了客户端的角色（role），以及客户端目前所处的状态：

typedef struct redisClient{
	// ...
    
   int flags;
   
   // ...
} redisClient;

flags属性的值可以是单个标志：
flags = <flag>
也可以是多个标志的二进制或，比如：
flags = <flag1> | <flag2> | …
每个标志使用一个常量表示，一部分标志记录了客户端的角色：

主从服务器进行复制操作时，主服务器会成为从服务器的客户端，而从服务器也会成为主服务器的客户端。REDIS_MASTER标志表示客户端代表的是一个主服务器，REDIS_SLAVE标志表示客户端代表的是一个从服务器。
REDIS_PRE_PSYNC标志表示客户端代表的是一个版本低于Redis2.8的从服务器，主服务器不能使用PSYNC命令与这个服务器进行同步。这个标志只能在REDIS_SLAVE标志处于打开状态时使用。
REDIS_LUA_CLIENT标识表示客户端是专门用于处理Lua脚本里面包含Redis命令的伪客户端。

输入缓冲区

客户端状态的输入缓冲区用于保存客户端的命令请求：

typedef struct redisClient {
	// ...
    sds querybuf;
    // ...
} redisClient;

输入缓冲区的大小会根据输入内容动态地缩小或者扩大，但它的最大大小不能超过1GB，否则服务器将关闭这个客户端。

重点回顾

服务器状态结构使用clients链表连接起多个客户端状态，新添加的客户端状态会被放到链表的末尾。
客户端状态的flags属性使用不同标志来表示客户端的角色，以及客户端当前所处的状态。
输入缓冲区记录了客户端发送的命令请求，这个缓冲区的大小不能超过1GB。
命令的参数和参数个数会被记录在客户端状态的argv和argc属性里面，而cmd属性则记录了客户端需要执行命令的实现函数
客户端固定大小缓冲区和可变大小的缓冲区两种缓冲区可用，其中固定大小缓冲区的最大大小为16KB，而可变大小缓冲区的最大大小不能超过服务器设置的硬性限制值。
输出缓冲区限制值有两种，如果输出缓冲区的大小超过了服务器设置的硬性限制，那么客户端会被立即关闭；除此之外，如果客户端在一定时间内，一直超过服务器设置的软性限制，那么客户端也会被关闭。
当一个客户端通过网络连接脸上服务器时，服务器会为这个客户端创建相应的客户端状态。网络连接关闭、发送了不合协议格式的命令请求、成为CLIENT KILL命令的目标、空转时间超时、输出缓冲区的大小超出限制，以上这些原因都会造成客户端被关闭。
处理Lua脚本的伪客户端在服务器初始化时创建，这个客户端会一直存在，直到服务器关闭。
载入AOF文件时使用的伪客户端在载入工作开始时动态创建，载入工作完毕之后关闭。