Redis的IO多路复用

Redis基于Reactor模式设计开发了一套高效的事件处理模型（Netty的线程模型也基于Reactor模式），这套事件处理模型对应的是Redis中的文件事件处理器（file event handler）。由于文件事件处理器（file event handler）是单线程方式运行的，所以我们一般都说 Redis 是单线程模型。

文件处理器的单线程模式保证了Redis内部线程模型的简单性，但是应该如何应对大量的客户端连接呢？查阅资料后发现这里使用了IO多路复用。

• 文件事件处理器使用IO多路复用程序来同时监听多个套接字，并根据套接字目前执行的任务来为套接字关联不同的事件处理器
• 当被监听的套接字准备好执行连接应答（accept）、读取（read）、写入（write）、关闭（close）等操作时，与操作相对应的文件事件就会产生，这些文件事件处理器就会调用套接字之前关联好的事件处理器来处理这些事件

Redis为什么使用IO多路复用？

Redis是跑在单线程中的，所有的操作都是顺序线性操作，但是由于读写操作等待用户输入输出都是阻塞的，所以IO操作在一般情况下通常不能直接返回，这使得某一个文件的IO阻塞导致整个进程无法对其他客户提供服务，而IO多路复用就解决了这个问题。

IO多路复用允许Redis服务器以非阻塞的方式处理多个客户端的请求，核心在于使用单个线程来监控多个网络连接，当一个连接准备好进行读写操作时线程就会被唤醒处理这些事件。

当Redis服务器启动时，会监听多个socket，每个客户端连接都会被设置为非阻塞模式，并为其创建一个可读的文件事件来监听数据发送，当有文件事件产生时，文件事件处理器就会回调事件处理器来执行相关操作。

怎么监听大量的客户端连接？

Redis的IO多路复用模型使用了Linux内核函数来实现，如select、poll、epoll和kqueue。这些函数允许服务器同时监控多个流的IO事件。当有一个或多个流有IO事件，服务器就会从阻塞状态中唤醒，并轮询所有流（epoll只会轮询真正发出了事件的流），依次顺序处理就绪的流。

例如，使用epoll函数，Redis会将客户端secket对应的文件描述符注册进epoll，然后epoll同时监听多个文件是否有文件事件到来，如果有数据，epoll就会通知事件处理器来处理从而避免了服务器阻塞情况。

总结

Redis的I/O多路复用模型通过将客户端socket对应的文件描述符注册到监听列表中，并同时监控多个文件描述符的读写情况，实现了单线程服务器同时处理多个客户端请求的能力。这种模型有效地解决了传统阻塞I/O模型中的阻塞问题，提高了网络通信的性能，并使Redis能够以非阻塞的方式处理大量并发连接。

此外，Redis的I/O多路复用模型使用了Reactor设计模式，通过文件事件处理器和I/O多路复用模块的引入，实现了对多个文件描述符读写状态的监控。当其中一个客户端达到写或读的状态，文件事件处理器就会立即执行，从而避免了I/O阻塞的问题。这是Redis能够快速处理客户端请求的关键原因之一