一，Redis通信协议
Redis是单进程单线程的。 应用系统和Redis通过Redis协议（RESP）进行交互。Redis协议位于TCP层之上，即客户端和Redis实例保持双工的连接。
- 串行的请求响应模式
串行化是最简单模式，客户端与服务器端建立长连接 连接通过心跳机制检测（ping-pong） ack应答 客户端发送请求，服务端响应，客户端收到响应后，再发起第二个请求，服务器端再响应。这种模式下，消耗在网络协议的连接上，有问有答，性能很低。
- 双工的请求响应模式
该模式下批量请求，平凉反应，求响应交叉进行，不会混淆(TCP双工)，pipeline通过将一批命令进行打包，然后发送给服务器，服务器执行完按顺序打包返回。
通过pipeline，一次pipeline（n条命令）=一次网络时间 + n次命令时间
- 原子化的批量请求响应模式（事务）
Redis可以利用事务机制批量执行命令。
- 发布订阅模式(pub/sub)
发布订阅模式是：一个客户端触发，多个客户端被动接收，通过服务器中转。
- 脚本化的批量执行（lua）
客户端向服务器端提交一个lua脚本，服务器端执行该脚本。
规范格式(redis-cli ） RESP
1、间隔符号，在Linux下是\r\n，在Windows下是\n
2、简单字符串 Simple Strings, 以 "+"加号 开头
3、错误 Errors, 以"-"减号 开头
4、整数型 Integer， 以 ":" 冒号开头
5、大字符串类型 Bulk Strings, 以 "$"美元符号开头，长度限制512M
6、数组类型 Arrays，以 "*"星号开头实例： 
实际发送的数据为：
二，命令处理流程
整个流程包括：服务器启动监听、接收命令请求并解析、执行命令请求、返回命令回复等。
执行命令流程：
三，事件处理机制
Redis服务器是典型的事件驱动系统， Redis将事件分为两大类：文件事件和时间事件。
一，文件事件
文件事件： Socket的读写事件，也就是IO事件(客户端的连接、命令请求、数据回复、连接断开)
Reactor ：Redis事件处理机制采用单线程的Reactor模式，属于I/O多路复用的一种常见模式，的通过单个线程管理多个Socket。
Service Handler会同步的将输入的请求（Event）多路复用的分发给相应的Request Handler(处理器），所以从这个结构上看，Redis是单线程分发请求，但是处理请求上其实还是并行的！
Reactor结构
Handle：I/O操作的基本文件句柄，在linux下就是fd（文件描述符）
Synchronous Event Demultiplexer ：同步事件分离器，阻塞等待Handles中的事件发生。（系统）
Reactor: 事件分派器，负责事件的注册，删除以及对所有注册到事件分派器的事件进行监控， 当事件 发生时会调用Event Handler接口来处理事件。
Event Handler: 事件处理器接口，这里需要Concrete Event Handler来实现该接口
Concrete Event Handler：真实的事件处理器，通常都是绑定了一个handle，实现对可读事件 进行读 取或对可写事件进行写入的操作
Reactor事件处理处理时序图：
IO多路复用模型与选择
I/O多路复用就是通过一种机制，一个进程可以监视多个描述符（socket），一旦某个描述符就绪（一 般是读就绪或者写就绪），能够通知程序进行相应的读写操作。
目前Redis IO多路复用的机制有：select，poll，epoll、kqueue四种
- select
select 函数监视的文件描述符分3类，分别是 : writefds readfds exceptfds
select函数会阻塞，直到有描述符就绪(有数据 可读、可写、或者有except)，或者超时 (timeout指定等待时间，如果立即返回设为null即可)，函数返回。当select函数返回后，可以通过遍历fd表，来找到就绪的描述符。
优点： select目前几乎在所有的平台上支持，其良好跨平台支持也是它的一个优点。
缺点：单个进程打开的文件描述是有一定限制的，它由FD_SETSIZE设置，默认值是1024，采用数组存储 另外在检查数组中是否有文件描述需要读写时，采用的是线性扫描的方法，即不管这些socket是不是活 跃的，都轮询一遍，所以效率比较低
- poll
poll使用一个 pollfd的指针实现，pollfd结构包含了要监视的event和发生的event，不再使用select“参数值”传递的方式。
优点：采样链表的形式存储，它监听的描述符数量没有限制，可以超过select默认限制的1024大小
缺点：另外在检查链表中是否有文件描述需要读写时，采用的是线性扫描的方法，即不管这些socket是不是活跃的，都轮询一遍，所以效率比较低。
- epoll
select和poll使用的時候都需要从系统空间复制到用户空间然后去使用，但是epoll没有描述符限制。epoll使用一个文件描述符管理多个描述符，将用户关系的文件描述符的事件存放到内核的一个事件表中，这样在用户空间和内核空间的copy只需一次，也就是说可以直接从内核里面去取。
poll的事件注册函数，它不同于select()是在监听事件时告诉内核要监听什么类型的事件，而是在这里先注册要监听的事件类型。
优点：
1，epoll 没有最大并发连接的限制，上限是最大可以打开文件的数目，举个例子,在1GB内存的机器上大约 是10万左右
2，效率提升， epoll 最大的优点就在于它只管你“活跃”的连接 ，而跟连接总数无关，因此在实际的网络环 境 中， epoll 的效率就会远远高于 select 和 poll 。 epoll使用了共享内存，不用做内存拷贝
-
kqueue
注册一批socket描述符到 kqueue 以后，当其中的描述符状态发生变化时， kqueue 将一次性通知应用程序哪些描述符可读、可写或出错了。
优点： 能批量处理大量数据，性能较高
文件事件分派器
在redis中，对于文件事件的处理采用了Reactor模型。采用的是epoll的实现方式。
事件处理器
当客户端向 Redis 建立 socket时，aeEventLoop 会调用 acceptTcpHandler 处理函数，服务器会为每个链接创建一个 Client 对象，并创建相应文件事件来监听socket的可读事件，并指定事件处理函数。
请求处理函数
当客户端通过 socket 发送来数据后，Redis 会调用 readQueryFromClient方法，readQueryFromClient 方法会调用 read 方法从 socket 中读取数据到输入缓冲区中，然后判断其大小是否大于系统设置的 client_max_querybuf_len，如果大于，则向 Redis返回错误信息，并关闭 client。
命令回复处理器
sendReplyToClient函数是Redis的命令回复处理器，这个处理器负责将服务器执行命令后得到的命令，回复通过套接字返回给客户端。
1、将outbuf内容写入到套接字描述符并传输到客户端 2、aeDeleteFileEvent 用于删除文件写事件（即用即删）
二，时间事件
时间事件分为定时事件与周期事件，
一个时间事件主要由三个属性组成： id(全局唯一id) 、when (毫秒时间戳，记录了时间事件的到达时间) 、timeProc（时间事件处理器，当时间到达时，Redis就会调用相应的处理器来处理事件）
serverCron & server.hz
- serverCron函数用以在redis服务器对自身的资源与配置进行定期的调整，从而确保服务器的 长久运行。
- 在redis/conf中可以配置一秒执行的次数 hz 100
定时事件 & 周期性事件
- 定时事件：让一段程序在指定的时间之后执行一次
- 周期性事件：让一段程序每隔指定时间就执行一次
四，时间驱动核心
aeEventLoop
整个事件驱动的核心，Redis自己的事件处理机制 它管理着文件事件表和时间事件列表， 不断地循环处理着就绪的文件事件和到期的时间事件。
生命周期
初始化 Redis 服务端在其初始化函数 initServer 中，会创建事件管理器 aeEventLoop 对象。 函数 aeCreateEventLoop 将创建一个事件管理器，主要是初始化 aeEventLoop 的各个属性值，比如 events 、 fired 、 timeEventHead 和 apidata
stop 停止标志，1表示停止，初始化为0。
文件事件: events, fired, apidata
时间事件: timeEventHead, beforesleep, aftersleep
aeProcessEvent
aeProcessEvent用于执行时间，首先计算距离当前时间最近的时间事件，以此计算一个超时时间； 然后调用 aeApiPoll 函数去等待底层的I/O多路复用事件就绪； aeApiPoll 函数返回之后，会处理所有已经产生文件事件和已经达到的时间事件.(操作完成释放)