深入redis内部---网络编程

Redis在anet.h和anet.c中封装了底层套接字实现:

1.anetTcpServer,建立网络套接字服务器,完成对socket(),bind(),listen()等操作的封装,返回socket的fd。

int anetTcpServer(char *err, int port, char *bindaddr)

{

    int s;

    struct sockaddr_in sa;                          //见1.1结构体



    if ((s = anetCreateSocket(err,AF_INET)) == ANET_ERR)               //AF_INET表示使用IPv4

        return ANET_ERR;



    memset(&sa,0,sizeof(sa));

    sa.sin_family = AF_INET;

    sa.sin_port = htons(port);

    sa.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

    if (bindaddr && inet_aton(bindaddr, &sa.sin_addr) == 0) {

        anetSetError(err, "invalid bind address");

        close(s);

        return ANET_ERR;

    }

    if (anetListen(err,s,(struct sockaddr*)&sa,sizeof(sa)) == ANET_ERR)

        return ANET_ERR;

    return s;

}

 1.1 结构体sockaddr_in

    struct sockaddr_in {  

         short int sin_family; // Address family  

         unsigned short int sin_port; // Port number  

         struct in_addr sin_addr; // Internet address  

         unsigned char sin_zero[8]; // Same size as struct sockaddr  

    };  

1.2 创建socket,封装了socket实现

static int anetCreateSocket(char *err, int domain) {

    int s, on = 1;

    if ((s = socket(domain, SOCK_STREAM, 0)) == -1) {  //创建socket

        anetSetError(err, "creating socket: %s", strerror(errno));

        return ANET_ERR;

    }



    /* Make sure connection-intensive things like the redis benchmark

     * will be able to close/open sockets a zillion of times */

    if (setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) == -1) {  //设置选项

        anetSetError(err, "setsockopt SO_REUSEADDR: %s", strerror(errno));

        return ANET_ERR;

    }

    return s;

}

1.3 memset函数

在C中 <string.h>,原型为:void *memset(void *s, int ch, size_t n);

作用:将s中前n个字节 (typedef unsigned int size_t)用 ch 替换并返回 s 。
memset:作用是在一段内存块中填充某个给定的值,它是对较大的 结构体数组进行清零操作的一种最快方法。
1.4 网络转头文件:
#include <netinet/ in.h>
定义函数:unsigned short int htons(unsigned short int hostshort); 函数说明:htons()用来将参数指定的16 位hostshort 转换成网络字符顺序. 返回值:返回对应的网络字符顺序.

定义函数:unsigned long int htonl(unsigned long int hostlong);
函数说明:htonl ()用来将参数指定的32 位hostlong 转换成网络字符顺序.

返回值:返回对应的网络字符顺序.


定义函数:int inet_aton(const char *string, struct in_addr*addr);
 
    
参数描述:
 
    
1 输入参数string包含 ASCII表示的IP地址。
 
    
2 输出参数addr是将要用新的IP地址更新的结构。
 
    
返回值:
 
    
如果这个函数成功,函数的返回值非零,如果输入地址不正确则会返回零。使用这个函数并没有 错误码存放在errno中,所以它的值会被忽略
 

1.5 监听,封装了bind和listen实现

static int anetListen(char *err, int s, struct sockaddr *sa, socklen_t len) {

    if (bind(s,sa,len) == -1) {        //绑定

        anetSetError(err, "bind: %s", strerror(errno));

        close(s);

        return ANET_ERR;

    }



    /* Use a backlog of 512 entries. We pass 511 to the listen() call because

     * the kernel does: backlogsize = roundup_pow_of_two(backlogsize + 1);

     * which will thus give us a backlog of 512 entries */

    if (listen(s, 511) == -1) {             //监听

        anetSetError(err, "listen: %s", strerror(errno));

        close(s);

        return ANET_ERR;

    }

    return ANET_OK;

}

 2.tcp连接建立堵塞和非堵塞网络套接字连接。

int anetTcpConnect(char *err, char *addr, int port)

{

    return anetTcpGenericConnect(err,addr,port,ANET_CONNECT_NONE);

}



int anetTcpNonBlockConnect(char *err, char *addr, int port)

{

    return anetTcpGenericConnect(err,addr,port,ANET_CONNECT_NONBLOCK);

}



//具体实现

#define ANET_CONNECT_NONE 0

#define ANET_CONNECT_NONBLOCK 1

static int anetTcpGenericConnect(char *err, char *addr, int port, int flags)

{

    int s;

    struct sockaddr_in sa;



    if ((s = anetCreateSocket(err,AF_INET)) == ANET_ERR)

        return ANET_ERR;



    sa.sin_family = AF_INET;

    sa.sin_port = htons(port);

    if (inet_aton(addr, &sa.sin_addr) == 0) {

        struct hostent *he;



        he = gethostbyname(addr);

        if (he == NULL) {

            anetSetError(err, "can't resolve: %s", addr);

            close(s);

            return ANET_ERR;

        }

        memcpy(&sa.sin_addr, he->h_addr, sizeof(struct in_addr));

    }

    if (flags & ANET_CONNECT_NONBLOCK) {

        if (anetNonBlock(err,s) != ANET_OK)

            return ANET_ERR;

    }

    if (connect(s, (struct sockaddr*)&sa, sizeof(sa)) == -1) {

        if (errno == EINPROGRESS &&

            flags & ANET_CONNECT_NONBLOCK)

            return s;



        anetSetError(err, "connect: %s", strerror(errno));

        close(s);

        return ANET_ERR;

    }

    return s;

}

2.1 结构体hostent

struct hostent { 

   char *h_name; 

   char **h_aliases; 

   int h_addrtype; 

   int h_length; 

   char **h_addr_list; 

   }; 

其中,h_name – 地址的正式名称。 
  h_aliases – 空字节-地址的预备名称的指针。 
  h_addrtype –地址类型; 通常是AF_INET。  
  h_length – 地址的比特长度。 
  h_addr_list – 零字节-主机网络地址指针。网络字节顺序。 
  h_addr - h_addr_list中的第一地址。 
gethostbyname() 成功时返回一个指向结构体 hostent 的指针,或者 是个空 (NULL) 指针。

2.2 设置非堵塞

int anetNonBlock(char *err, int fd)

{

    int flags;



    /* Set the socket non-blocking.

     * Note that fcntl(2) for F_GETFL and F_SETFL can't be

     * interrupted by a signal. */

    if ((flags = fcntl(fd, F_GETFL)) == -1) {

        anetSetError(err, "fcntl(F_GETFL): %s", strerror(errno));

        return ANET_ERR;

    }

    if (fcntl(fd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK) == -1) {

        anetSetError(err, "fcntl(F_SETFL,O_NONBLOCK): %s", strerror(errno));

        return ANET_ERR;

    }

    return ANET_OK;

}

2.3 文件控制fcntl

定义函数 int fcntl(int fd, int cmd);
  int fcntl(int fd, int cmd, long arg);
  int fcntl(int fd, int cmd, struct flock *lock);
fcntl()针对(文件)描述符提供控制.实例:
int flags;

/* 设置为非阻塞*/

if (fcntl(socket_descriptor, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK) < 0)

{

/* Handle error */

}

/* 设置为阻塞 */

if ((flags = fcntl(sock_descriptor, F_GETFL, 0)) < 0)

{

/* Handle error */

}

3. tcp接收,在网络套接字上新增连接

int anetTcpAccept(char *err, int s, char *ip, int *port) {

    int fd;

    struct sockaddr_in sa;

    socklen_t salen = sizeof(sa);

    if ((fd = anetGenericAccept(err,s,(struct sockaddr*)&sa,&salen)) == ANET_ERR)

        return ANET_ERR;



    if (ip) strcpy(ip,inet_ntoa(sa.sin_addr));

    if (port) *port = ntohs(sa.sin_port);

    return fd;

}

封装了accept函数

static int anetGenericAccept(char *err, int s, struct sockaddr *sa, socklen_t *len) {

    int fd;

    while(1) {

        fd = accept(s,sa,len);

        if (fd == -1) {

            if (errno == EINTR)

                continue;

            else {

                anetSetError(err, "accept: %s", strerror(errno));

                return ANET_ERR;

            }

        }

        break;

    }

    return fd;

}

4. 其它方法

  anetEnableTcpNoDelay:将tcp连接设为非延迟性的,即屏蔽Nagle算法。使用setsockopt方法实现。

  anetDisableTcpNoDelay:和上面的方法作用相反。使用setsockopt方法实现。

  anetTcpKeepAlive:开启连接检测,避免对方宕机或者网络中断时fd一直堵塞。使用setsockopt方法实现。

  anetRead和anetWrite:套接字的读写。

 参考资料

Redis源代码分析.pdf----未知来源

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