Redis 事件驅動與多路復用源碼剖析

1. 前言

Redis 是 單線程 + I/O 多路復用 的典型代表。
它并不是多線程處理請求，而是依賴 事件驅動（event-driven）模型，在一個線程內高效管理海量連接。

核心組件：

• ae.c：事件驅動框架，封裝了事件循環（event loop）。
• anet.c：網絡封裝層，簡化 socket API，提供可靠網絡通信。
• I/O 多路復用：底層可使用 epoll（Linux）、kqueue（BSD）、select（通用）。

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2. Redis 事件模型概覽

2.1 兩類事件

• 文件事件（File Event）：指網絡套接字上的讀寫操作。
• 時間事件（Time Event）：定時器任務（如定期持久化、心跳、清理）。

2.2 事件循環

Redis 的事件循環大致流程：

while (server is running) {# 處理文件事件（網絡 I/O）aeProcessEvents(loop);# 處理定時事件processTimeEvents();# 執行后臺任務（AOF 重寫、內存釋放）cron();
}

👉 事件循環是 Redis 單線程并發調度的核心。

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3. ae.c — 事件驅動框架

3.1 aeEventLoop 結構

在 ae.c 中，事件循環的核心結構是：

typedef struct aeEventLoop {int maxfd;                 // 當前已注冊的最大 fdfd_set rfds, wfds;         // 監聽的讀寫事件aeFileEvent *events;       // 已注冊的文件事件aeFiredEvent *fired;       // 已觸發的文件事件aeTimeEvent *timeEventHead;// 時間事件鏈表int stop;                  // 是否停止循環
} aeEventLoop;

• events[]：保存所有已注冊的 socket 事件。
• fired[]：保存已觸發的事件，等待回調執行。
• timeEventHead：鏈表存放定時器任務。

3.2 注冊文件事件

當一個客戶端連接進來時，Redis 會調用 aeCreateFileEvent() 注冊事件：

int aeCreateFileEvent(aeEventLoop *eventLoop, int fd, int mask,aeFileProc *proc, void *clientData) {aeFileEvent *fe = &eventLoop->events[fd];fe->mask |= mask;      // 注冊讀/寫事件fe->rfileProc = proc;  // 設置事件處理回調
}

👉 每個 socket fd 都綁定了 讀寫事件回調函數。

3.3 事件分發與處理

事件循環執行時，會調用 aeProcessEvents()：

int aeProcessEvents(aeEventLoop *eventLoop) {int numevents = aeApiPoll(eventLoop, ...); // 調用 epoll/select 等等待事件for (int j = 0; j < numevents; j++) {int fd = eventLoop->fired[j].fd;int mask = eventLoop->fired[j].mask;aeFileEvent *fe = &eventLoop->events[fd];if (mask & AE_READABLE) fe->rfileProc(fd, fe->clientData);if (mask & AE_WRITABLE) fe->wfileProc(fd, fe->clientData);}
}

👉 核心邏輯：等待事件 → 找到回調 → 執行回調。

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4. anet.c — 網絡通信層

anet.c 對 BSD socket API 做了封裝，簡化了網絡調用。

4.1 建立連接

int anetTcpServer(char *err, int port, char *bindaddr) {int s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);anetSetReuseAddr(s);   // 設置 SO_REUSEADDRbind(s, ...);listen(s, 511);        // backlog = 511return s;
}

👉 創建 TCP 服務器 socket，并監聽端口。

4.2 接收新連接

int cfd = accept(s, ...);
anetNonBlock(cfd);   // 設置非阻塞
anetEnableTcpNoDelay(cfd);

👉 新連接的 socket 設置為 非阻塞模式，避免 I/O 阻塞。

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5. I/O 多路復用實現

Redis 在 ae_epoll.c / ae_kqueue.c / ae_select.c 中封裝了多路復用實現。

5.1 epoll 示例

static int aeApiPoll(aeEventLoop *eventLoop, ...) {int numevents = epoll_wait(epfd, events, ...);for (int j = 0; j < numevents; j++) {eventLoop->fired[j].fd = events[j].data.fd;eventLoop->fired[j].mask = events[j].events;}return numevents;
}

👉 Linux 上默認使用 epoll，可支持 百萬連接。

5.2 select 回退

如果系統不支持 epoll/kqueue，Redis 會回退到 select 實現，保證兼容性。

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6. 源碼調用鏈梳理

完整鏈路如下：

server.c (主循環)└─ aeMain()└─ aeProcessEvents()└─ aeApiPoll()   # 調用 epoll_wait└─ rfileProc()   # 讀事件回調，讀取客戶端命令└─ wfileProc()   # 寫事件回調，返回響應

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7. 單線程高并發的秘密

1. 非阻塞 I/O：所有 socket 設置非阻塞。
2. I/O 多路復用：同時監聽大量 socket。
3. 事件回調機制：讀寫操作通過回調函數執行，不會阻塞主線程。
4. 計算與 I/O 解耦：命令解析、執行、響應都在主線程完成，避免線程切換開銷。

👉 因此，Redis 在單線程下也能支撐 十萬級并發請求。

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8. 小結

本文解析了 Redis 事件驅動與多路復用的實現：

• ae.c：事件循環框架，統一調度文件事件和時間事件。
• anet.c：封裝 socket API，提供簡化的網絡接口。
• I/O 多路復用：基于 epoll/kqueue/select，支持高并發連接。
• 單線程模型：通過事件驅動和非阻塞 I/O，避免多線程鎖競爭。

📌 Redis 高性能的核心秘訣之一，就是 單線程 + 多路復用 的高效事件驅動架構。

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👉 下一篇我們可以寫 Redis 命令執行流程與內核數據結構（命令表、解析、執行、回復機制），這樣整個 Redis 執行鏈路就完整了。