Redis实战(10)-一条命令在Redis是如何执行的？

àì夳堔傛蜴生んèń 2024-03-02 09:42 42阅读 0赞

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。

![bf5bcc3083ab4b88beb754d74ab7c515.png][]

![ba59ab10e18c4705b6466e8bc4f105cb.png][]

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
    }

![919e5f6b1d7342659a2e9b1e38879ea9.png][]

### 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。

![54e20f42194545279c5f6fb8c4bd2bd5.png][]

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 ####

![687f081b8992424dab0ae891419cbe1e.png_pic_center][]

### 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
    
    ![0b3050b17bf14fc1893634052e7f5227.png][]
3.  processCommand调lookupCommand，在全局变量server的commands成员变量中查找相关命令![1103487cca1644e9a1c730dd8d878de9.png][]

全局变量server的**commands成员变量是个哈希表**，定义在redisServer结构体：![4a0a3e430cd642279d592f9c75465afd.png][]

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。![35d5cad73c524f9cbd1bbc5935fa7e4d.png][]

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：![899a5fdae18440d68e8ac9ff289b0254.png][]

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。

![122cfa1790594d7fb97d61a62c34ccf6.png][]

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 ####

![9a73080ac0f44de2bfb3c7a45e59741e.png][]

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：

![a53192f04bf544a8bc60f3740b9a3a64.png][]

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？

[bf5bcc3083ab4b88beb754d74ab7c515.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/02/7165688620bd4de5acfe13d356db4df7.png
[ba59ab10e18c4705b6466e8bc4f105cb.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/02/2faa8b400a524f7396829ad50a5afbfa.png
[919e5f6b1d7342659a2e9b1e38879ea9.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/02/ba7fbcb26cfe49c49aec61c3d21ad8fb.png
[54e20f42194545279c5f6fb8c4bd2bd5.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/02/7a6ba01c0a2d46808fcf84b4de78966d.png
[687f081b8992424dab0ae891419cbe1e.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/02/9c3295bf40324b87bb04ecc8b9469c7e.png
[0b3050b17bf14fc1893634052e7f5227.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/02/b957f801fead48309d91fdf44185eed0.png
[1103487cca1644e9a1c730dd8d878de9.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/02/06f9474aa839438393b87af51a0398e7.png
[4a0a3e430cd642279d592f9c75465afd.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/02/bc2113642a7b4725b2330871acaeeb2b.png
[35d5cad73c524f9cbd1bbc5935fa7e4d.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/02/71ce9795fbbc4f4ca45630bfbe4566ca.png
[899a5fdae18440d68e8ac9ff289b0254.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/02/d858ad95a45e4c14b190e05daf63cfa7.png
[122cfa1790594d7fb97d61a62c34ccf6.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/02/f94d698d3753446995122a4dd40572b7.png
[9a73080ac0f44de2bfb3c7a45e59741e.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/02/bb8a31debfbc4b3aa504dff13fd2495c.png
[a53192f04bf544a8bc60f3740b9a3a64.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/02/0211ab028d2e452f979030e6c8c27475.png