Redis初始化启动过程

这篇博文将基于Redis5.0 unstable版本介绍其在启动过程中所做的主要操作以及相关流程函数方法。
在此，先放上一张Redis初始化流程的大意图。

Redis的启动函数位于server.c文件main方法下:

int main(int argc, char **argv) {
    struct timeval tv;
    int j;
#ifdef REDIS_TEST
    if (argc == 3 && !strcasecmp(argv[1], "test")) {
        if (!strcasecmp(argv[2], "ziplist")) {
            return ziplistTest(argc, argv);
        } else if (!strcasecmp(argv[2], "quicklist")) {
            quicklistTest(argc, argv);
        } else if (!strcasecmp(argv[2], "intset")) {
            return intsetTest(argc, argv);
        } else if (!strcasecmp(argv[2], "zipmap")) {
            return zipmapTest(argc, argv);
        } else if (!strcasecmp(argv[2], "sha1test")) {
            return sha1Test(argc, argv);
        } else if (!strcasecmp(argv[2], "util")) {
            return utilTest(argc, argv);
        } else if (!strcasecmp(argv[2], "sds")) {
            return sdsTest(argc, argv);
        } else if (!strcasecmp(argv[2], "endianconv")) {
            return endianconvTest(argc, argv);
        } else if (!strcasecmp(argv[2], "crc64")) {
            return crc64Test(argc, argv);
        } else if (!strcasecmp(argv[2], "zmalloc")) {
            return zmalloc_test(argc, argv);
        }

        return -1; /* test not found */
    }
#endif

    /* We need to initialize our libraries, and the server configuration. */
#ifdef INIT_SETPROCTITLE_REPLACEMENT
    spt_init(argc, argv);
#endif
    setlocale(LC_COLLATE,"");
    tzset(); /* Populates 'timezone' global. */
    zmalloc_set_oom_handler(redisOutOfMemoryHandler);
    srand(time(NULL)^getpid());
    gettimeofday(&tv,NULL);

    char hashseed[16];
    getRandomHexChars(hashseed,sizeof(hashseed));
    dictSetHashFunctionSeed((uint8_t*)hashseed);
    server.sentinel_mode = checkForSentinelMode(argc,argv);
    initServerConfig();
    ACLInit(); /* The ACL subsystem must be initialized ASAP because the
                  basic networking code and client creation depends on it. */
    moduleInitModulesSystem();

    /* Store the executable path and arguments in a safe place in order
     * to be able to restart the server later. */
    server.executable = getAbsolutePath(argv[0]);
    server.exec_argv = zmalloc(sizeof(char*)*(argc+1));
    server.exec_argv[argc] = NULL;
    for (j = 0; j < argc; j++) server.exec_argv[j] = zstrdup(argv[j]);

    /* We need to init sentinel right now as parsing the configuration file
     * in sentinel mode will have the effect of populating the sentinel
     * data structures with master nodes to monitor. */
    if (server.sentinel_mode) {
        initSentinelConfig();
        initSentinel();
    }

    /* Check if we need to start in redis-check-rdb/aof mode. We just execute
     * the program main. However the program is part of the Redis executable
     * so that we can easily execute an RDB check on loading errors. */
    if (strstr(argv[0],"redis-check-rdb") != NULL)
        redis_check_rdb_main(argc,argv,NULL);
    else if (strstr(argv[0],"redis-check-aof") != NULL)
        redis_check_aof_main(argc,argv);

    if (argc >= 2) {
        j = 1; /* First option to parse in argv[] */
        sds options = sdsempty();
        char *configfile = NULL;

        /* Handle special options --help and --version */
        if (strcmp(argv[1], "-v") == 0 ||
            strcmp(argv[1], "--version") == 0) version();
        if (strcmp(argv[1], "--help") == 0 ||
            strcmp(argv[1], "-h") == 0) usage();
        if (strcmp(argv[1], "--test-memory") == 0) {
            if (argc == 3) {
                memtest(atoi(argv[2]),50);
                exit(0);
            } else {
                fprintf(stderr,"Please specify the amount of memory to test in megabytes.\n");
                fprintf(stderr,"Example: ./redis-server --test-memory 4096\n\n");
                exit(1);
            }
        }

        /* First argument is the config file name? */
        if (argv[j][0] != '-' || argv[j][1] != '-') {
            configfile = argv[j];
            server.configfile = getAbsolutePath(configfile);
            /* Replace the config file in server.exec_argv with
             * its absolute path. */
            zfree(server.exec_argv[j]);
            server.exec_argv[j] = zstrdup(server.configfile);
            j++;
        }

        /* All the other options are parsed and conceptually appended to the
         * configuration file. For instance --port 6380 will generate the
         * string "port 6380\n" to be parsed after the actual file name
         * is parsed, if any. */
        while(j != argc) {
            if (argv[j][0] == '-' && argv[j][1] == '-') {
                /* Option name */
                if (!strcmp(argv[j], "--check-rdb")) {
                    /* Argument has no options, need to skip for parsing. */
                    j++;
                    continue;
                }
                if (sdslen(options)) options = sdscat(options,"\n");
                options = sdscat(options,argv[j]+2);
                options = sdscat(options," ");
            } else {
                /* Option argument */
                options = sdscatrepr(options,argv[j],strlen(argv[j]));
                options = sdscat(options," ");
            }
            j++;
        }
        if (server.sentinel_mode && configfile && *configfile == '-') {
            serverLog(LL_WARNING,
                "Sentinel config from STDIN not allowed.");
            serverLog(LL_WARNING,
                "Sentinel needs config file on disk to save state.  Exiting...");
            exit(1);
        }
        resetServerSaveParams();
        loadServerConfig(configfile,options);
        sdsfree(options);
    }

    serverLog(LL_WARNING, "oO0OoO0OoO0Oo Redis is starting oO0OoO0OoO0Oo");
    serverLog(LL_WARNING,
        "Redis version=%s, bits=%d, commit=%s, modified=%d, pid=%d, just started",
            REDIS_VERSION,
            (sizeof(long) == 8) ? 64 : 32,
            redisGitSHA1(),
            strtol(redisGitDirty(),NULL,10) > 0,
            (int)getpid());

    if (argc == 1) {
        serverLog(LL_WARNING, "Warning: no config file specified, using the default config. In order to specify a config file use %s /path/to/%s.conf", argv[0], server.sentinel_mode ? "sentinel" : "redis");
    } else {
        serverLog(LL_WARNING, "Configuration loaded");
    }

    server.supervised = redisIsSupervised(server.supervised_mode);
    int background = server.daemonize && !server.supervised;
    if (background) daemonize();

    initServer();
    if (background || server.pidfile) createPidFile();
    redisSetProcTitle(argv[0]);
    redisAsciiArt();
    checkTcpBacklogSettings();

    if (!server.sentinel_mode) {
        /* Things not needed when running in Sentinel mode. */
        serverLog(LL_WARNING,"Server initialized");
    #ifdef __linux__
        linuxMemoryWarnings();
    #endif
        moduleLoadFromQueue();
        ACLLoadUsersAtStartup();
        loadDataFromDisk();
        if (server.cluster_enabled) {
            if (verifyClusterConfigWithData() == C_ERR) {
                serverLog(LL_WARNING,
                    "You can't have keys in a DB different than DB 0 when in "
                    "Cluster mode. Exiting.");
                exit(1);
            }
        }
        if (server.ipfd_count > 0)
            serverLog(LL_NOTICE,"Ready to accept connections");
        if (server.sofd > 0)
            serverLog(LL_NOTICE,"The server is now ready to accept connections at %s", server.unixsocket);
    } else {
        sentinelIsRunning();
    }

    /* Warning the user about suspicious maxmemory setting. */
    if (server.maxmemory > 0 && server.maxmemory < 1024*1024) {
        serverLog(LL_WARNING,"WARNING: You specified a maxmemory value that is less than 1MB (current value is %llu bytes). Are you sure this is what you really want?", server.maxmemory);
    }

    aeSetBeforeSleepProc(server.el,beforeSleep);
    aeSetAfterSleepProc(server.el,afterSleep);
    aeMain(server.el);
    aeDeleteEventLoop(server.el);
    return 0;
}

初始化默认状态

我们可以看到在main方法中，进行的第一步操作就是初始化默认配置initServerConfig。有很多初始化操作都需要设置了一些默认配置后才能够继续进行的。

在这一阶段中进行初始化的主要有：

Redis server的状态默认值
Redis服务运行的默认参数配置
复制参数配置
客户端输入输出缓冲区设置
部分命令参数初始化
slow log初始化

为什么需要先对部分命令进行初始化：
因为这一部分命令是Redis对外提供服务之前时，就需要先调用的，所以必须先进行初始化。而其他非必须的命令此时仍未进行初始化。

权限初始化

用户这个概念，是Redis在6.0版本中提出的。虽然还未正式投入线上使用，但是已经在unstable版本中开始投入开发。
ACLInit()这个方法非常简单，只会初始化一个拥有所有权限的默认用户。

初始化模块系统

模块系统，是Redis4.0版本中推出的一个新特性，它允许用户自己编写适合于自己的模块，并以插件的形式导入到Redis当中。
通过moduleInitModulesSystem()方法，创建模块系统所需要数据结构和资源。

解析命令行参数以及读取配置

在启动Redis的时候，是允许用户在命令行中指定Redis运行的模式和参数。
将配置文件和运行时参数等信息通过遍历的方式确认后，调用loadServerConfig方法，将运行时参数写入到配置文件中。如果没有指定配置文件，就会使用默认的配置文件来运行服务。

最终会通过initServer方法来初始化参数配置。
这个方法主要会做以下的一些初始化操作：

初始化共享对象createSharedObjects
检查系统参数配置adjustOpenFilesLimit
开启端口监听
创建事件监听和时间监听文件句柄

创建数据库并初始化状态
在这个方法中创建创建文件驱动和时间驱动的监听句柄。并且会进行以下的一些初始数据的初始化。

if (server.cluster_enabled) clusterInit();
replicationScriptCacheInit();
scriptingInit(1);
slowlogInit();
latencyMonitorInit();
bioInit();
server.initial_memory_usage = zmalloc_used_memory();

模块文件、用户权限、数据导入

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moduleLoadFromQueue();
ACLLoadUsersAtStartup();
loadDataFromDisk();

如果数据文件中有数据，则需要进行数据的初始化操作。
如果开启了AOF，那么会优先从AOF文件中进行数据导入操作。如果没有开启AOF文件，才会去查找RDB文件。loadDataFromDisk

循环监听时间

Redis服务主要运行函数为aeMain()。在函数中，是一个死循环操作。一旦监听的文件事件存在了可操作事件，就会进行处理逻辑流程。

aeSetBeforeSleepProc(server.el,beforeSleep);
aeSetAfterSleepProc(server.el,afterSleep);
aeMain(server.el);
aeDeleteEventLoop(server.el);