Redis 网络实现(一):处理客户端连接

redis接收客户端连接通过设置的acceptTcpHandler 进行处理

void acceptTcpHandler(aeEventLoop *el, int fd, void *privdata, int mask) {
    // MAX_ACCEPTS_PER_CALL = 1000
    int cport, cfd, max = MAX_ACCEPTS_PER_CALL;
    char cip[NET_IP_STR_LEN];
    UNUSED(el);
    UNUSED(mask);
    UNUSED(privdata);
    
    // 接收客户端连接
    while(max--) {
        // accpet
        cfd = anetTcpAccept(server.neterr, fd, cip, sizeof(cip), &cport);
        if (cfd == ANET_ERR) {
            if (errno != EWOULDBLOCK)
                serverLog(LL_WARNING,
                    "Accepting client connection: %s", server.neterr);
            return;
        }
        serverLog(LL_VERBOSE,"Accepted %s:%d", cip, cport);
        // handler accept
        acceptCommonHandler(cfd,0,cip);
    }
}

accpet过程

MAX_ACCEPTS_PER_CALL 标识每次最多accept 1000个客户端,如果超过1000,等到下次epoll通知在进行处理。

redis_max_accepts_per_call.png

需要注意的是,这种处理方式只能在LT模式下进行,ET下是不可以的,原因在于:

  • ET模式下,epollo告诉系统fd发生READABLE事件时,必须一次读完,否则会丢事件。
  • LT模式下,epollo告诉系统fd发生READABLE事件时,不需要一次读完,没有读的事件,下次epoll_wait时依然会告知。

redis对这部分的处理模式是LT的,也就是epoll默认的模式。

int anetTcpAccept(char *err, int s, char *ip, size_t ip_len, int *port) {
    int fd;
    struct sockaddr_storage sa;
    socklen_t salen = sizeof(sa);
    if ((fd = anetGenericAccept(err,s,(struct sockaddr*)&sa,&salen)) == -1)
        return ANET_ERR;

    if (sa.ss_family == AF_INET) {
        struct sockaddr_in *s = (struct sockaddr_in *)&sa;
        if (ip) inet_ntop(AF_INET,(void*)&(s->sin_addr),ip,ip_len);
        if (port) *port = ntohs(s->sin_port);
    } else {
        struct sockaddr_in6 *s = (struct sockaddr_in6 *)&sa;
        if (ip) inet_ntop(AF_INET6,(void*)&(s->sin6_addr),ip,ip_len);
        if (port) *port = ntohs(s->sin6_port);
    }
    return fd;
}

anetTcpAccpet 会调用anetGenericAccpet接收客户端连接,然后解析IP地址和端口

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) {
            // EINTR 错误
            if (errno == EINTR)
                continue;
            else {
                anetSetError(err, "accept: %s", strerror(errno));
                return ANET_ERR;
            }
        }
        break;
    }
    return fd;
}

anetGenericAccept 调用socket的accpet 接收连接,当发生EINTR 系统中断时, 重启accept

handler过程

accept成功会通过acceptCommonHandler处理客户端的请求

static void acceptCommonHandler(int fd, int flags, char *ip) {
    // 创建client
    client *c;
    if ((c = createClient(fd)) == NULL) {
        serverLog(LL_WARNING,
            "Error registering fd event for the new client: %s (fd=%d)",
            strerror(errno),fd);
        close(fd); /* May be already closed, just ignore errors */
        return;
    }
    
    // client过多
    // 这里没有直接close(fd)而是接收了fd并创建了客户端,原因在于redis希望把错误原因通过
    // IO告诉client, 之后再关闭client 
    if (listLength(server.clients) > server.maxclients) {
        char *err = "-ERR max number of clients reached\r\n";

        /* That's a best effort error message, don't check write errors */
        if (write(c->fd,err,strlen(err)) == -1) {
            /* Nothing to do, Just to avoid the warning... */
        }
        server.stat_rejected_conn++;
        freeClient(c);
        return;
    }

    // 服务器处于protected_mode(保护模式)且没有设置密码, 并且绑定的端口也非特定端口, 
    // 同时ip是本地lo网卡, 出于安全性考虑, redis会关闭client, 并告知client错误原因
    if (server.protected_mode &&
        server.bindaddr_count == 0 &&
        server.requirepass == NULL &&
        !(flags & CLIENT_UNIX_SOCKET) &&
        ip != NULL)
    {
        if (strcmp(ip,"127.0.0.1") && strcmp(ip,"::1")) {
            char *err =
                "-DENIED Redis is running in protected mode because protected "
                "mode is enabled, no bind address was specified, no "
                "authentication password is requested to clients. In this mode "
                "connections are only accepted from the loopback interface. "
                "If you want to connect from external computers to Redis you "
                "may adopt one of the following solutions: "
                "1) Just disable protected mode sending the command "
                "'CONFIG SET protected-mode no' from the loopback interface "
                "by connecting to Redis from the same host the server is "
                "running, however MAKE SURE Redis is not publicly accessible "
                "from internet if you do so. Use CONFIG REWRITE to make this "
                "change permanent. "
                "2) Alternatively you can just disable the protected mode by "
                "editing the Redis configuration file, and setting the protected "
                "mode option to 'no', and then restarting the server. "
                "3) If you started the server manually just for testing, restart "
                "it with the '--protected-mode no' option. "
                "4) Setup a bind address or an authentication password. "
                "NOTE: You only need to do one of the above things in order for "
                "the server to start accepting connections from the outside.\r\n";
            if (write(c->fd,err,strlen(err)) == -1) {
                /* Nothing to do, Just to avoid the warning... */
            }
            server.stat_rejected_conn++;
            freeClient(c);
            return;
        }
    }

    server.stat_numconnections++;
    c->flags |= flags;
}

最关键的部分在createClient

client *createClient(int fd) {
    client *c = zmalloc(sizeof(client));
    
    // fd != -1时, 设置fd对应的TCP状态
    if (fd != -1) {
        // 设置fd非阻塞IO
        anetNonBlock(NULL,fd);
        // 设置TCPNoDeplay(非常重要,必须设置)
        anetEnableTcpNoDelay(NULL,fd);
        // 根据配置设置keeapalive (tcp层面)
        if (server.tcpkeepalive)
            anetKeepAlive(NULL,fd,server.tcpkeepalive);
        // 设置事件处理回调
        if (aeCreateFileEvent(server.el,fd,AE_READABLE,
            readQueryFromClient, c) == AE_ERR)
        {
            close(fd);
            zfree(c);
            return NULL;
        }
    }

    // 选择db
    selectDb(c,0);
    uint64_t client_id;
    // 根据当前client_id设置下一个client_id
    atomicGetIncr(server.next_client_id,client_id,1);
    // 省略....设置client各种状态
    return c;
}

createClientfd == -1 的情况下还是会创建一个client,只不过这个client是 “空的client” (没有连接),原因在于client是一个抽象概念,client并不等于实际的TCP连接,除了通过网络连接创建的client外,redis内部一些执行需要client对象。

对真正的连接,createClient会设置对应的TCP状态,其实就是常用的网络编程三板斧

  • 事件驱动下必须设置的非阻塞IO
  • 必须设置的Tcp No Deplay
  • tcp 的 keepalive

之后会创建FileEvent,监听client的可读事件,并设置readQueryFromClient 作为其回调函数。

激发maxclients错误

为了测试该错误,首先将 redis.conf中的 maxclients设置为100,然后使用go client去连接

package main

import (
    "context"
    "flag"
    "fmt"
    "sync"

    "github.com/go-redis/redis/v8"
)

var (
    host            = flag.String("host", "localhost:6379", "redis host")
    redisMaxClients = flag.Int("maxclients", 100, "redis.conf maxclients options")
)

func main() {
    flag.Parse()
    wg := sync.WaitGroup{}
    wg.Add(*redisMaxClients)
    for i := 0; i < *redisMaxClients; i++ {
        go func(client int) {
            defer wg.Done()
            ctx := context.Background()
            rdb := redis.NewClient(&redis.Options{
                Addr:     *host,
                Password: "", // no password set
                DB:       0,  // use default DB
            })

            _, err := rdb.Ping(ctx).Result()
            if err != nil {
                fmt.Printf("%d client error: %s\n", client, err.Error())
            }
        }(i)
    }
    wg.Wait()
}

执行结果

➜  go git:(dev) ✗ ./maxclient -maxclients=101
32 client error: ERR max number of clients reached

➜  go git:(dev) ✗ ./maxclient -maxclients=100
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