【Redis基础】启动过程

1.初始化服务器状态结构

初始server变量由redis.c/initServerConfig函数完成，源码如下

void initServerConfig() {
    int j;

    // 服务器状态

    // 设置服务器的运行 ID
    getRandomHexChars(server.runid,REDIS_RUN_ID_SIZE);
    // 设置默认配置文件路径
    server.configfile = NULL;
    // 设置默认服务器频率
    server.hz = REDIS_DEFAULT_HZ;
    // 为运行 ID 加上结尾字符
    server.runid[REDIS_RUN_ID_SIZE] = '\0';
    // 设置服务器的运行架构
    server.arch_bits = (sizeof(long) == 8) ? 64 : 32;
    // 设置默认服务器端口号
    server.port = REDIS_SERVERPORT;
    server.tcp_backlog = REDIS_TCP_BACKLOG;
    server.bindaddr_count = 0;
    //中间省略很多行
    server.loading_process_events_interval_bytes = (1024*1024*2);

    // 初始化 LRU 时间
    server.lruclock = getLRUClock();

    // 初始化并设置保存条件
    resetServerSaveParams();

    appendServerSaveParams(60*60,1);  /* save after 1 hour and 1 change */
    appendServerSaveParams(300,100);  /* save after 5 minutes and 100 changes */
    appendServerSaveParams(60,10000); /* save after 1 minute and 10000 changes */

    /* Replication related */
    // 初始化和复制相关的状态
    server.masterauth = NULL;
    server.masterhost = NULL;
    server.masterport = 6379;
    server.master = NULL;
    server.cached_master = NULL;
    server.repl_master_initial_offset = -1;
    server.repl_state = REDIS_REPL_NONE;
    server.repl_syncio_timeout = REDIS_REPL_SYNCIO_TIMEOUT;
    server.repl_serve_stale_data = REDIS_DEFAULT_SLAVE_SERVE_STALE_DATA;
    server.repl_slave_ro = REDIS_DEFAULT_SLAVE_READ_ONLY;
    server.repl_down_since = 0; /* Never connected, repl is down since EVER. */
    server.repl_disable_tcp_nodelay = REDIS_DEFAULT_REPL_DISABLE_TCP_NODELAY;
    server.slave_priority = REDIS_DEFAULT_SLAVE_PRIORITY;
    server.master_repl_offset = 0;

    /* Replication partial resync backlog */
    // 初始化 PSYNC 命令所使用的 backlog
    server.repl_backlog = NULL;
    server.repl_backlog_size = REDIS_DEFAULT_REPL_BACKLOG_SIZE;
    server.repl_backlog_histlen = 0;
    server.repl_backlog_idx = 0;
    server.repl_backlog_off = 0;
    server.repl_backlog_time_limit = REDIS_DEFAULT_REPL_BACKLOG_TIME_LIMIT;
    server.repl_no_slaves_since = time(NULL);

    /* Client output buffer limits */
    // 设置客户端的输出缓冲区限制
    for (j = 0; j < REDIS_CLIENT_LIMIT_NUM_CLASSES; j++)
        server.client_obuf_limits[j] = clientBufferLimitsDefaults[j];

    /* Double constants initialization */
    // 初始化浮点常量
    R_Zero = 0.0;
    R_PosInf = 1.0/R_Zero;
    R_NegInf = -1.0/R_Zero;
    R_Nan = R_Zero/R_Zero;

    /* Command table -- we initiialize it here as it is part of the
     * initial configuration, since command names may be changed via
     * redis.conf using the rename-command directive. */
    // 初始化命令表
    // 在这里初始化是因为接下来读取 .conf 文件时可能会用到这些命令
    server.commands = dictCreate(&commandTableDictType,NULL);
    server.orig_commands = dictCreate(&commandTableDictType,NULL);
    populateCommandTable();
    server.delCommand = lookupCommandByCString("del");
    server.multiCommand = lookupCommandByCString("multi");
    server.lpushCommand = lookupCommandByCString("lpush");
    server.lpopCommand = lookupCommandByCString("lpop");
    server.rpopCommand = lookupCommandByCString("rpop");

    /* Slow log */
    // 初始化慢查询日志
    server.slowlog_log_slower_than = REDIS_SLOWLOG_LOG_SLOWER_THAN;
    server.slowlog_max_len = REDIS_SLOWLOG_MAX_LEN;

    /* Debugging */
    // 初始化调试项
    server.assert_failed = "";
    server.assert_file = "";
    server.assert_line = 0;
    server.bug_report_start = 0;
    server.watchdog_period = 0;
}

分析：从该函数的源码可以看出，它的主要工作如下：

• 设置服务器的运行ID
• 设置服务器的默认运行频率
• 设置服务器的默认文件配置路径
• 设置服务器的运行架构
• 设置服务器的默认端口号
• 设置服务器的默认RDB持久化条件和AOF持久化条件
• 初始化服务器的LRU时钟
• 创建命令表

2.载入配置选项

• 指定配置参数：如：redis-server –port 10086

• 指定配置文件：如：redis-server redis.conf

3.初始化服务器数据结构

（1） 在第一步时initServerConfig函数只是创建了命令表，而服务器状态还包含其他数据结构，如server.clients链表，server.db数组，server.pubsub_channels字典，server.pubsub_patterns链表，server.lua环境，server.log慢查询日志。

（2）到了第三步，服务器就调用initServerConfig函数，为以上数据结构分配内存

（3） 之后，initServer函数负责初始化数据结构，还有几个重要的操作

• 为服务器设置进程信号处理器
• 创建共享对象，如ok，err，整数1-10000的字符串等
• 打开服务器的监听端口
• 为serverCron函数创建时间事件
• 若存在AOF文件，打开AOF文件，若没有，就创建一个新的AOF文件
• 初始化服务器的后台I/O模块（bio）

initServer函数源码如下：

void initServer() {
    int j;

    // 设置信号处理函数
    signal(SIGHUP, SIG_IGN);
    signal(SIGPIPE, SIG_IGN);
    setupSignalHandlers();

    // 设置 syslog
    if (server.syslog_enabled) {
        openlog(server.syslog_ident, LOG_PID | LOG_NDELAY | LOG_NOWAIT,
            server.syslog_facility);
    }

    // 初始化并创建数据结构
    server.current_client = NULL;
    server.clients = listCreate();
    server.clients_to_close = listCreate();
    server.slaves = listCreate();
    server.monitors = listCreate();
    server.slaveseldb = -1; /* Force to emit the first SELECT command. */
    server.unblocked_clients = listCreate();
    server.ready_keys = listCreate();
    server.clients_waiting_acks = listCreate();
    server.get_ack_from_slaves = 0;
    server.clients_paused = 0;

    // 创建共享对象
    createSharedObjects();
    adjustOpenFilesLimit();
    server.el = aeCreateEventLoop(server.maxclients+REDIS_EVENTLOOP_FDSET_INCR);
    server.db = zmalloc(sizeof(redisDb)*server.dbnum);

    /* Open the TCP listening socket for the user commands. */
    // 打开 TCP 监听端口，用于等待客户端的命令请求
    if (server.port != 0 &&
        listenToPort(server.port,server.ipfd,&server.ipfd_count) == REDIS_ERR)
        exit(1);

    /* Open the listening Unix domain socket. */
    // 打开 UNIX 本地端口
    if (server.unixsocket != NULL) {
        unlink(server.unixsocket); /* don't care if this fails */
        server.sofd = anetUnixServer(server.neterr,server.unixsocket,
            server.unixsocketperm, server.tcp_backlog);
        if (server.sofd == ANET_ERR) {
            redisLog(REDIS_WARNING, "Opening socket: %s", server.neterr);
            exit(1);
        }
        anetNonBlock(NULL,server.sofd);
    }

    /* Abort if there are no listening sockets at all. */
    if (server.ipfd_count == 0 && server.sofd < 0) {
        redisLog(REDIS_WARNING, "Configured to not listen anywhere, exiting.");
        exit(1);
    }

    /* Create the Redis databases, and initialize other internal state. */
    // 创建并初始化数据库结构
    for (j = 0; j < server.dbnum; j++) {
        server.db[j].dict = dictCreate(&dbDictType,NULL);
        server.db[j].expires = dictCreate(&keyptrDictType,NULL);
        server.db[j].blocking_keys = dictCreate(&keylistDictType,NULL);
        server.db[j].ready_keys = dictCreate(&setDictType,NULL);
        server.db[j].watched_keys = dictCreate(&keylistDictType,NULL);
        server.db[j].eviction_pool = evictionPoolAlloc();
        server.db[j].id = j;
        server.db[j].avg_ttl = 0;
    }

    // 创建 PUBSUB 相关结构
    server.pubsub_channels = dictCreate(&keylistDictType,NULL);
    server.pubsub_patterns = listCreate();
    listSetFreeMethod(server.pubsub_patterns,freePubsubPattern);
    listSetMatchMethod(server.pubsub_patterns,listMatchPubsubPattern);

    server.cronloops = 0;
    server.rdb_child_pid = -1;
    server.aof_child_pid = -1;
    aofRewriteBufferReset();
    server.aof_buf = sdsempty();
    server.lastsave = time(NULL); /* At startup we consider the DB saved. */
    server.lastbgsave_try = 0;    /* At startup we never tried to BGSAVE. */
    server.rdb_save_time_last = -1;
    server.rdb_save_time_start = -1;
    server.dirty = 0;
    resetServerStats();
    /* A few stats we don't want to reset: server startup time, and peak mem. */
    server.stat_starttime = time(NULL);
    server.stat_peak_memory = 0;
    server.resident_set_size = 0;
    server.lastbgsave_status = REDIS_OK;
    server.aof_last_write_status = REDIS_OK;
    server.aof_last_write_errno = 0;
    server.repl_good_slaves_count = 0;
    updateCachedTime();

    /* Create the serverCron() time event, that's our main way to process
     * background operations. */
    // 为 serverCron() 创建时间事件
    if(aeCreateTimeEvent(server.el, 1, serverCron, NULL, NULL) == AE_ERR) {
        redisPanic("Can't create the serverCron time event.");
        exit(1);
    }

    /* Create an event handler for accepting new connections in TCP and Unix
     * domain sockets. */
    // 为 TCP 连接关联连接应答（accept）处理器
    // 用于接受并应答客户端的 connect() 调用
    for (j = 0; j < server.ipfd_count; j++) {
        if (aeCreateFileEvent(server.el, server.ipfd[j], AE_READABLE,
            acceptTcpHandler,NULL) == AE_ERR)
            {
                redisPanic(
                    "Unrecoverable error creating server.ipfd file event.");
            }
    }

    // 为本地套接字关联应答处理器
    if (server.sofd > 0 && aeCreateFileEvent(server.el,server.sofd,AE_READABLE,
        acceptUnixHandler,NULL) == AE_ERR) redisPanic("Unrecoverable error creating server.sofd file event.");

    /* Open the AOF file if needed. */
    // 如果 AOF 持久化功能已经打开，那么打开或创建一个 AOF 文件
    if (server.aof_state == REDIS_AOF_ON) {
        server.aof_fd = open(server.aof_filename,
                               O_WRONLY|O_APPEND|O_CREAT,0644);
        if (server.aof_fd == -1) {
            redisLog(REDIS_WARNING, "Can't open the append-only file: %s",
                strerror(errno));
            exit(1);
        }
    }

    /* 32 bit instances are limited to 4GB of address space, so if there is
     * no explicit limit in the user provided configuration we set a limit
     * at 3 GB using maxmemory with 'noeviction' policy'. This avoids
     * useless crashes of the Redis instance for out of memory. */
    // 对于 32 位实例来说，默认将最大可用内存限制在 3 GB
    if (server.arch_bits == 32 && server.maxmemory == 0) {
        redisLog(REDIS_WARNING,"Warning: 32 bit instance detected but no memory limit set. 
        Setting 3 GB maxmemory limit with 'noeviction' policy now.");
        server.maxmemory = 3072LL*(1024*1024); /* 3 GB */
        server.maxmemory_policy = REDIS_MAXMEMORY_NO_EVICTION;
    }

    // 如果服务器以 cluster 模式打开，那么初始化 cluster
    if (server.cluster_enabled) clusterInit();

    // 初始化复制功能有关的脚本缓存
    replicationScriptCacheInit();

    // 初始化脚本系统
    scriptingInit();

    // 初始化慢查询功能
    slowlogInit();

    // 初始化 BIO 系统
    bioInit();
}

• 当initServer函数执行完毕后，服务器状态如下图：

4.还原数据库状态

• 若服务器启用了AOF持久化功能，那么就用AOF文件还原数据库状态，否则使用RDB文件来还原数据库状态，

• 下图表示服务器在日志中打印出载入文件并还原数据库状态所耗费的时长。

5.执行事件循环

• 初始化的最后一步，服务器将打印以下日志，并执行服务器的事件循环

本人才疏学浅，若有错，请指出，谢谢！
如果你有更好的建议，可以留言我们一起讨论，共同进步！
衷心的感谢您能耐心的读完本篇博文！

参考书籍：《Redis设计与实现（第二版）》—黄健宏