redis客户端通信协议

几乎所有的主流编程语言都有Redis的客户端(http://redis.io/clients),不考虑Redis非常流行的原因,如果站在技术的角度看原因还有两个:第一,客户端与服务端之间的通信协议是在TCP协议之上构建的。第二,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。例如客户端发送一条set hello world命令给服务端,按照RESP的标准,客户端需要将其封装为如下格式(每行用\r\n分隔):

*3
$3
SET
$5
hello
$5
world

这样Redis服务端能够按照RESP将其解析为set hello world命令,执行后回复的格式如下:

+OK

可以看到除了命令(set hello world)和返回结果(OK)本身还包含了一些特殊字符以及数字,下面将对这些格式进行说明。

  1. 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 > CRLF
$< 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

依然以set hell world这条命令进行说明。
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

有一点要注意的是,上面只是格式化显示的结果,实际传输格式为如下代码,整个过程如图所示:
*3\r\n3\r\nSET\r\n5\r\nhello\r\n$5\r\nworld\r\n

客户端和服务端使用RESP标准进行数据交互

  1. 返回结果格式
    Redis的返回结果类型分为以下五种,如图所示:
  • 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"*"
Redis五种回复类型在RESP下的编码

我们知道redis-cli只能看到最终的执行结果,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;
}

例如执行set hello world,返回结果是OK,并不能看到加号:

127.0.0.1:6379> set hello world
OK

为了看到Redis服务端返回的“真正”结果,可以使用nc命令、telnet命令、甚至写一个socket程序进行模拟。下面以nc命令进行演示,首先使用nc127.0.0.16379连接到Redis:

nc 127.0.0.1 6379

状态回复:set hello world的返回结果为+OK:

set hello world
+OK

错误回复:由于sethx这条命令不存在,那么返回结果就是"-"号加上错误消息:

sethx
-ERR unknown command 'sethx'

整数回复:当命令的执行结果是整数时,返回结果就是整数回复,例如incr、exists、del、dbsize返回结果都是整数,例如执行incr counter返回结果就是“:”加上整数:

incr counter
:1

字符串回复:当命令的执行结果是字符串时,返回结果就是字符串回复。例如get、hget返回结果都是字符串,例如get hello的结果为“$5\r\nworld\r\n”:

get hello
$5
world

多条字符串回复:当命令的执行结果是多条字符串时,返回结果就是多条字符串回复。例如mget、hgetall、lrange等命令会返回多个结果,例如下面操作:
首先使用mset设置多个键值对:

mset java jedis python redis-py
+OK

然后执行mget命令返回多个结果,第一个*2代表返回结果的个数,后面的格式是和字符串回复一致的:

mget java python
*2
$5
252
jedis
$8
redis-py

有一点需要注意,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。
例如,对一个不存在的键执行get操作,返回结果为:

get not_exist_key
$-1

如果批量操作中包含一条为nil值的结果,那么返回结果如下:

mget hello not_exist_key java
*3
$5
world
$-1
$5
jedis

有了RESP提供的发送命令和返回结果的协议格式,各种编程语言就可以利用其来实现相应的Redis客户端,后面两节将介绍Java和Python两个编程语言的Redis客户端。

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