Redis源碼學習——BIO

bio顧名思義，background io,是redis中運作的背景io。 網上千篇一律的說法是redis是單線程單程序。 實際上redis運作過程中并不是嚴格單程序單線程應用。

redis中的多程序：

在寫入備份（rdb，aof）的時候，會fork出子程序進行備份檔案的寫入。

redis中的多線程：

aof的備份模式中，如果我們設定的是aof_fsync_everysec（每秒備份一次，這個設定可了解為弱同步備份），redis會create一個backgroud線程，在這個線程中執行aof備份檔案的寫入。

新生成的aof檔案，在覆寫舊aof檔案時。 如果在此之前aof備份已經開啟，在執行該fd的close前，我們的redis程序與舊的aof檔案存在引用， 舊的aof檔案不會真正被删除。 是以當我們執行close(oldfd)時，舊aof檔案的被打開該檔案的程序數為0，即沒有程序打開過這個檔案，這時這個檔案在執行close時會被真正删除。 而删除舊aof檔案可能會阻塞服務，是以我們将它放到另一個線程調用。

redis将所有多線程操作封裝到bio中，在bio.c,bio.h中可以看到。 本文我們關注的不是具體的操作，而是redis封裝的bio行為， 這個代碼簡潔，維護性好。 值得學習一下。

bio提供以下幾個api：

bio操作的類型：

bio對象：

我們先看初始化的時候執行的部分：

主要功能分為兩個部分：

biocreatebackgroundjob： 建立bio任務，插入bio_jobs，并調用pthread_cond_signal，通知程序解鎖。

bioprocessbackgroundjobs： 執行bio任務線程。 線程中通過pthread管理程序鎖，當biocreatebackgroundjob執行pthread_cond_signal通知到該任務對應的線程時，從bio_jobs讀出上一個任務，并執行。

整個bio就是通過鎖進行的阻塞背景io。 如果我們梳理一下這個鎖過程：

bioinit,建立線程，執行bioprocessbackgroundjobs。

bioprocessbackgroundjobs 中，pthread_mutex_lock(&bio_mutex[type])，給該任務的鎖變量加鎖。

進入while循環， 調用pthread_cond_wait， 等待解鎖。 由于mutex鎖是“sleep-lock”，線程會sleep，等待喚醒。

主線程調用建立bio任務， 調用biocreatebackgroundjob。

biocreatebackgroundjob中 pthread_mutex_lock(&bio_mutex[type]); 又對bio_mutex[type]加鎖

biocreatebackgroundjob中pthread_cond_signal(&bio_newjob_cond[type]) //發送信号，通知bio線程繼續執行。

biocreatebackgroundjob中pthread_mutex_unlock(&bio_mutex[type]); //解鎖

bioprocessbackgroundjobs 中被喚醒繼續進行。

執行任務完畢後，pthread_mutex_unlock解鎖， pthread_cond_broadcast廣播解鎖。

再pthread_mutex_lock加鎖 。 用于下一次while循環。

在梳理的時候，我發現一個奇怪的地方，我們第2步在bio線程中加鎖，第5步調用biocreatebackgroundjob在主線程中又對mutex進行了一次加鎖。 而在他們之間并沒有pthread_mutex_unlock執行。 為什麼biocreatebackgroundjob沒有被mutex的鎖阻塞？

一切的關鍵都在pthread_cond_wait這個函數中。 按照我原來的了解，pthread_cond_wait應該隻是進行了一次信号等待， 等到某個信号後，将mutex[type]解鎖。 為什麼在信号發送前，pthread_mutex_lock沒有将主線程的biocreatebackgroundjob阻塞住。 是以我猜測， pthread_cond_wait不不僅僅是一次wait signal，而是unlock+wait。

為了驗證這個猜想，我們進去看pthread_cond_wait的實作:

<a href="https://github.com/lattera/glibc/blob/master/nptl/pthread_cond_wait.c#l127">glibc中的pthread_cond_wait</a>

可以看到， pthread_cond_wait 實際上就是一次 unlock -&gt; wait -&gt; lock。

<a href="https://github.com/antirez/redis">redis源碼</a>

<a href="https://github.com/huangz1990/redis-3.0-annotated">redis源碼注釋</a>