「进击Redis」十八、不得不知道的Redis 通信协议

前言

好哥哥们，从上篇保证你没用过 Redis GEO结束后，整个 Redis 系列的数据结构（有些不是数据结构）也就都讲完了。从最开始的五种基础数据类型到后面的像Bitmaps、HyperLogLog、Pipeline等等，有没看过的好哥哥可以翻翻我的文章，记得点赞加关注哟（手动比心）。上个阶段总的来说是讲了一些进阶的功能，那接下来的话会是一些关于客户端方面的东西。比如说通信协议、Jedis、RedisTemplate等，好哥哥们拭目以待吧。

概述

通信协议

通信协议是指双方实体完成通信或服务所必须遵循的规则和约定。通过通信信道和设备互连起来的多个不同地理位置的数据通信系统，要使其能协同工作实现信息交换和资源共享，它们之间必须具有共同的语言。交流什么、怎样交流及何时交流，都必须遵循某种互相都能接受的规则。这个规则就是通信协议。

Redis 使用协议

连接： 在 Redis 中客户端与服务端之间的通信协议是在TCP协议之上构建的。
数据格式： Redis 制定了RESP（REdis Serialization Protocol，Redis 序列化协议）实现客户端与服务端的正常交互，这种协议简单高效、既能够被机器解析、又容易被人类识别。

RESP 协议

该协议是专门为 Redis 设计的，可以序列化不同的数据类型，如integers（整数），strings（字符串），arrays（数组）。它还使用了一个特殊的类型来表示errors（错误）。请求以字符串数组的形式来表示要执行命令的参数从客户端发送到 Redis 服务器。Redis 使用command-specific（命令特有）数据类型作为回复。
RESP协议是二进制安全的，并且不需要处理从一个进程传输到另一个进程的块数据的大小，因为它使用prefixed-length（前缀长度）的方式来传输块数据的。
需要注意的是该协议是仅用于客户端 - 服务器（Client-Server）的通信。 Redis 集群使用不同的二进制协议来交换节点之间的消息。

发送命令格式

RESP 的规定一条命令的格式如下，CRLF 代表\r\n。

*< 参数数量 > CRL
$< 参数 1 的字节数量 > CRLF
< 参数 1> CRLF
...
$< 参数 N 的字节数量 > CRLF
< 参数 N> CRLF

以set hello world 这条命令举例

## 参数数量为3个，因此第一行为：
*3
## 参数字节数分别是355，因此后面几行为：
$3
SET
$5
hello
$5
world

需要注意的是，上面只是格式化显示的结果，实际传输格式为如下代码

*3\r\n$3\r\nSET\r\n$5\r\nhello\r\n$5\r\nworld\r\n

响应结果格式

Redis 的返回结果类型分为以下五种：

状态回复：在RESP中第一个字节为+。
错误回复：在RESP中第一个字节为-。
整数回复：在RESP中第一个字节为：。
字符串回复：在RESP中第一个字节为$。
多条字符串回复：在RESP中第一个字节为*。

在redis-cli只能看到最终的执行结果（例如执行set hello world，返回结果是OK，并没有看到类似于+符合），那是因为redis-cli本身就是按照RESP进行结果解析的，所以看不到中间结果，redis-cli.c 源码对命令结果的解析结构如下：

static sds cliFormatReplyTTY(redisReply *r, char *prefix) {
    
    
sds out = sdsempty();
switch (r->type) {
    
    
case REDIS_REPLY_ERROR:
//  处理错误回复
case REDIS_REPLY_STATUS:
//  处理状态回复
case REDIS_REPLY_INTEGER:
//  处理整数回复
case REDIS_REPLY_STRING:
//  处理字符串回复
case REDIS_REPLY_NIL:
//  处理空
case REDIS_REPLY_ARRAY:
//  处理多条字符串回复
return out;
}

那好哥哥要问了，怎么才能看到 Redis 服务端返回的“真正”结果呢？可以使用 nc 命令、telnet 命
令、甚至写一个 socket 程序进行模拟。以nc命令举个栗子

## 连接到Redis
nc 127.0.0.1 6379
## 执行set命令
set hello world
## 状态回复返回
+OK
## 执行一个不存在的命令
sethx
## 错误回复
-ERR unknown command 'sethx'
## 执行加法操作
incr counter
## 整数回复
:1
## 执行取值操作
get hello
## 字符串回复
$5
world
## 批量设置多个键值对
mset java jedis python redis-py
## 批量获取mget
mget java python
## 返回结果条数
*2
##字符串回复
$5
jedis
$8
redis-py
## 如果key不存在,返回的就是 $-1
get not_exist
## 无论是字符串回复还是多条字符串回复，如果有nil值，那么会返回 $-1。
$-1

总结

注意点

由于上面讲的协议都是基于请求-响应，但是需要排除以下功能点：

Redis 支持管道操作，不熟悉的好哥哥们可以看看Redis Pipeline 这一篇就够了（整个系列基本基础都有了）。所以客户可以一次发送多个命令，稍后等待回复。
当 Redis 客户端订阅 Pub/Sub模式的通道时，协议会改变语义变成推送协议，也就是说，客户端不再需要发送命令，因为服务器一旦收到消息就会自动向客户端发送该新消息（对于订阅了通道的客户端）。
Redis 集群使用的是不同的二进制协议来交换节点之间的消息，并不是该协议。