Redis如何處理客戶端連接

本文主要介紹了 Redis 處理客戶端連接的一些內部實現機制，包括連接處理、超時、緩沖區等一系列內容。

注：本文所述內容基於 Redis2.6 及以上版本。

連接的建立

Redis 通過監聽一個 TCP 端口或者 Unix socket 的方式來接收來自客戶端的連接，當一個連接建立後，Redis 內部會進行以下一些操作：

• 首先，客戶端 socket 會被設置為非阻塞模式，因為 Redis 在網絡事件處理上采用的是非阻塞多路復用模型。
• 然後為這個socket 設置 TCP_NODELAY 屬性，禁用 Nagle 算法
• 然後創建一個 readable 的文件事件用於監聽這個客戶端 socket 的數據發送

當客戶端連接被初始化後，Redis 會查看目前的連接數，然後對比配置好的 maxclients 值，如果目前連接數已經達到最大連接數 maxclients 了，那麼說明這個連接不能再接收，Redis 會直接返回客戶端一個連接錯誤，並馬上關閉掉這個連接。

服務端處理順序

如果有多個客戶端連接上 Redis，並且都向 Redis 發送命令，那麼 Redis 服務端會先處理哪個客戶端的請求呢？答案其實並不確定，主要與兩個因素有關，一是客戶端對應的 socket 對應的數字的大小，二是 kernal 報告各個客戶端事件的先後順序。

Redis 處理一個客戶端傳來數據的步驟如下：

• 它對觸發事件的 socket 調用一次 read()，只讀一次（而不是把這個 socket 上的消息讀完為止），是為了防止由於某個別客戶端持續發送太多命令，導致其它客戶端的請求長時間得不到處理的情況。
• 當然，當這一次 read() 調用完成後，它裡面無論包含多少個命令，都會被一次性順序地執行。這樣就保證了對各個客戶端命令的公平對待。

關於最大連接數 maxclients

在 Redis2.4 中，最大連接數是被直接硬編碼在代碼裡面的，而在2.6版本中這個值變成可配置的。maxclients 的默認值是 10000，你也可以在 redis.conf 中對這個值進行修改。

當然，這個值只是 Redis 一廂情願的值，Redis 還會照顧到系統本身對進程使用的文件描述符數量的限制。在啟動時 Redis 會檢查系統的 soft limit，以查看打開文件描述符的個數上限。如果系統設置的數字，小於咱們希望的最大連接數加32，那麼這個 maxclients 的設置將不起作用，Redis 會按系統要求的來設置這個值。（加32是因為 Redis 內部會使用最多32個文件描述符，所以連接能使用的相當於所有能用的描述符號減32）。

當上面說的這種情況發生時（maxclients 設置後不起作用的情況），Redis 的啟動過程中將會有相應的日志記錄。比如下面命令希望設置最大客戶端數量為100000，所以 Redis 需要 100000+32 個文件描述符，而系統的最大文件描述符號設置為10144，所以 Redis 只能將 maxclients 設置為 10144 – 32 = 10112。

$ ./redis-server --maxclients 100000
[41422] 23 Jan 11:28:33.179 # Unable to set the max number of files limit to 100032 (Invalid argument), setting the max clients configuration to 10112.

所以說當你想設置 maxclients 值時，最好順便修改一下你的系統設置，當然，養成看日志的好習慣也能發現這個問題。

具體的設置方法就看你個人的需求了，你可以只修改此次會話的限制，也可以直接通過sysctl 修改系統的默認設置。如：

ulimit -Sn 100000 # This will only work if hard limit is big enough.
sysctl -w fs.file-max=100000

輸出緩沖區大小限制

對於 Redis 的輸出（也就是命令的返回值）來說，其大小經常是不可控的，可能是一個簡單的命令，能夠產生體積龐大的返回數據。另外也有可能因為執行命令太多，產生的返 回數據的速率超過了往客戶端發送的速率，這時也會產生消息堆積，從而造成輸出緩沖區越來越大，占用過多內存，甚至導致系統崩潰。

所以 Redis 設置了一些保護機制來避免這種情況的出現，這些機制作用於不同種類的客戶端，有不同的輸出緩沖區大小限制，限制方式有兩種：

• 一種是大小限制，當某一個客戶端的緩沖區超過某一大小時，直接關閉掉這個客戶端連接
• 另一種是當某一個客戶端的緩沖區持續一段時間占用空間過大時，也直接關閉掉客戶端連接

對於不同客戶端的策略如下：

• 對普通客戶端來說，限制為0，也就是不限制，因為普通客戶端通常采用阻塞式的消息應答模式，如：發送請求，等待返回，再發請求，再等待返回。這種模式通常不會導致輸出緩沖區的堆積膨脹。
• 對於 Pub/Sub 客戶端來說，大小限制是32m，當輸出緩沖區超過32m時，會關閉連接。持續性限制是，當客戶端緩沖區大小持續60秒超過8m，也會導致連接關閉。
• 而對於 Slave 客戶端來說，大小限制是256m，持續性限制是當客戶端緩沖區大小持續60秒超過64m時，關閉連接。

上面三種規則都是可配置的。可以通過 CONFIG SET 命令或者修改 redis.conf 文件來配置。

輸入緩沖區大小限制

Redis 對輸入緩沖區大小的限制比較暴力，當客戶端傳輸的請求大小超過1G時，服務端會直接關閉連接。這種方式可以有效防止一些客戶端或服務端 bug 導致的輸入緩沖區過大的問題。

Client 超時

對當前的 Redis 版本來說，服務端默認是不會關閉長期空閒的客戶端的。但是你可以修改默認配置來設置你希望的超時時間。比如客戶端超過多長時間無交互，就直接關閉。同理，這也可以通過 CONFIG SET 命令或者修改 redis.conf 文件來配置。

值得注意的是，超時時間的設置，只對普通客戶端起作用，對 Pub/Sub 客戶端來說，長期空閒狀態是正常的。

另外，實際的超時時間可能不會像設定的那樣精確，這是因為 Redis 並不會采用計時器或者輪訓遍歷的方法來檢測客戶端超時，而是通過一種漸近式的方式來完成，每次檢查一部分。所以導致的結果就是，可能你設置的超時時間是 10s，但是真實執行的時間是超時12s後客戶端才被關閉。

CLIENT 命令

Redis 的 CLIENT 命令能夠實現三種功能：檢查連接的狀態，殺掉某個連接以及為連接設置名字。

CLIENT LIST 命令能夠獲取當前所有客戶端的狀態，使用方法如下：

redis 127.0.0.1:6379> client list
addr=127.0.0.1:52555 fd=5 name= age=855 idle=0 flags=N db=0 sub=0 psub=0 multi=-1 qbuf=0 qbuf-free=32768 obl=0 oll=0 omem=0 events=r cmd=client
addr=127.0.0.1:52787 fd=6 name= age=6 idle=5 flags=N db=0 sub=0 psub=0 multi=-1 qbuf=0 qbuf-free=0 obl=0 oll=0 omem=0 events=r cmd=ping

如上面命令的輸出可知，目前此 Redis 有兩個客戶端連接，每一行表示一個連接的各項信息：

• addr: 客戶端的TCP地址，包括IP和端口
• fd: 客戶端連接 socket 對應的文件描述符句柄號
• name: 連接的名字，默認為空，可以通過 CLIENT SETNAME 設置
• age: 客戶端存活的秒數
• idle: 客戶端空閒的秒數
• flags: 客戶端的類型 (N 表示普通客戶端，更多類型見 http://redis.io/commands/client-list)
• omem: 輸出緩沖區的大小
• cmd: 最後執行的命令名稱

你可以查看 CLIENT LIST 的文檔來具體查看所有輸出的含義。

當你通過上面命令獲取到客戶端列表後，就可以通過 CLIENT KILL 命令來殺死指定的連接了。CLIENT KILL 的參數就是上面的 addr 值。

如上面提到的 CLIENT SETNAME 和 CLIENT GETNAME 可以用來為一個連接設置一個名字。