Redis奇幻之旅（三）3. Redis的通信協(xié)議

3. Redis的通信協(xié)議

3.1 RESP

RESP（redis Serialization Protocol）是Redis的序列化協(xié)議精盅，主要優(yōu)勢在于：

- 實現(xiàn)過程簡單
- 解析性能極好
- 可讀性強(qiáng)

RESP可序列化不同的數(shù)據(jù)類型福压，包括：簡單字符串、錯誤類型巢块、整數(shù)、批量字符串和數(shù)組。請求從客戶端發(fā)送到Redis服務(wù)器，作為表示要執(zhí)行命令的參數(shù)的字符串?dāng)?shù)組众弓，Redis-server會使用特定的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行回復(fù)。

RESP是二進(jìn)制安全的隔箍，不需要處理從一個進(jìn)程傳輸?shù)搅硪粋€進(jìn)程的批量數(shù)據(jù)谓娃，因為它使用前綴來確定是否傳輸批量數(shù)據(jù)。

注意：RESP 雖然是為 Redis 設(shè)計的蜒滩，但是同樣也可以用于其他 C/S 的軟件滨达。Redis Cluster使用不同的二進(jìn)制協(xié)議(gossip)奶稠，以便在節(jié)點之間交換消息。

Redis協(xié)議將傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)分為5種最小單元類型捡遍，單元結(jié)束時統(tǒng)一加上回車換行符"\r\n"（CRLF）結(jié)束锌订。

"+"表示簡單字符串 Simple Strings，即：單行字符串
"$"表示批量字符串Bulk Strings画株，后跟字符串長度
":"表示整數(shù)
"-"表示錯誤消息
"*"表示數(shù)組

3.2 驗證RESP

SET key value #對應(yīng)的resp通信協(xié)議串

*3
$3
SET
$3
key
$5
value

第一次看到這個通信協(xié)議串辆飘，看不懂不必?fù)?dān)心，我們按照RESP的協(xié)議說明慢慢看谓传，并且下文會有詳細(xì)的講解蜈项。
這里大概翻譯一下這段傳輸?shù)臄?shù)據(jù)含義：

第一行*3表示這條發(fā)給Redis server的命令是數(shù)組，數(shù)組有3個元素(其實就是SET续挟、key紧卒、value這仨字符串)；
后面的6行數(shù)據(jù)诗祸，分別是對數(shù)組三個元素的表示跑芳，每個元素用兩行；
數(shù)組第一個元素：< $3 SET> `$ 3`代表Bulk Strings字符串長度為3直颅，內(nèi)容是SET博个。
數(shù)組第二個元素：< $3 key> `$ 3`代表Bulk Strings字符串長度為3，內(nèi)容是key功偿。
數(shù)組第三個元素：$5 value``$5代表Bulk Strings字符串長度為5坡倔，內(nèi)容是value。

3.3 具體類型說明

3.3.1簡單字符串Simple Strings

簡單字符串按以下方式編碼：+字符脖含，后跟不能包含CR或LF字符的字符串（不允許換行），由CRLF終止（即“\r\n”）投蝉。
Simple Strings用于以最小的開銷养葵、傳輸非二進(jìn)制安全字符串。例如瘩缆，許多Redis命令在成功時僅回復(fù)“OK”关拒，因為RESP Simple String使用以下5個字節(jié)進(jìn)行編碼：
+OK\r\n

當(dāng)Redis使用Simple String回復(fù)時，該字符串由'+'之后的第一個字符組成庸娱，直到字符串結(jié)尾着绊，不包括最終的CRLF字節(jié)。

3.3.2 RESP錯誤

RESP具有特定的錯誤數(shù)據(jù)類型熟尉。實際上錯誤與RESP Simple Strings完全相同归露，但第一個字符是減-字符而不是加號。RESP中簡單字符串和錯誤之間的真正區(qū)別在于客戶端將錯誤視為異常斤儿，組成錯誤類型的字符串是錯誤消息本身剧包。
基本格式是：-ERR errorMsg\r\n

錯誤回復(fù)僅在發(fā)生錯誤時發(fā)送恐锦，例如，如果你嘗試對錯誤的數(shù)據(jù)類型執(zhí)行操作疆液，或者命令不存在等等一铅。收到錯誤答復(fù)時，庫客戶端應(yīng)引發(fā)異常堕油。
以下是錯誤回復(fù)的示例：

-ERR unknown command 'foobar'
-WRONGTYPE Operation against a key holding the wrong kind of value

“-”之后的第一個單詞潘飘，直到第一個空格或換行符，表示返回的錯誤類型掉缺。這只是Redis使用的約定卜录，不是RESP錯誤格式的一部分。
例如攀圈，ERR是一般錯誤暴凑，而WRONGTYPE更具體的錯誤意味著客戶端嘗試對錯誤的數(shù)據(jù)類型執(zhí)行操作。這稱為錯誤前綴赘来，是一種允許客戶端理解服務(wù)器返回的錯誤類型的方法现喳，而不依賴于給定的確切消息，這可能隨時間而變化犬辰。

下面是幾個使用redis-cli的實際錯誤的例子：

127.0.0.1:6379> TaoBeier
-ERR unknown command 'TaoBeier'\r\n  # 服務(wù)端實際返回, 下同
---
(error) ERR unknown command 'TaoBeier'  # redis-cli 客戶端顯示, 下同
127.0.0.1:6379> set name TaoBeier love
-ERR syntax error\r\n
---
(error) ERR syntax error

客戶端實現(xiàn)可以針對不同的錯誤返回不同類型的異常嗦篱，或者可以通過直接將錯誤名稱作為字符串提供給調(diào)用者來提供捕獲錯誤的通用方法。
但是幌缝，錯誤類型很少有用灸促，并且有限的客戶端實現(xiàn)可能只是返回一般的錯誤條件，例如false涵卵。

3.3.3整數(shù)類型

此類型只是一個CRLF終止的字符串浴栽，表示一個以：字節(jié)為前綴的整數(shù)。例如:0 \r\n或:1000 \r\n是整數(shù)回復(fù)轿偎。

很多Redis命令返回RESP整數(shù)類型典鸡，比如INCR，LLEN和LASTSAVE坏晦。
返回的整數(shù)沒有特殊含義萝玷，它只是INCR的增量數(shù)，LASTSAVE的UNIX時間等等昆婿。但是球碉，返回的整數(shù)保證在有符號的64位整數(shù)范圍內(nèi)。

整數(shù)回復(fù)也被廣泛使用以返回真或假仓蛆。例如睁冬，EXISTS或SISMEMBER之類的命令將返回1表示true，0表示false表示看疙。
如果操作實際執(zhí)行痴突，其他命令如SADD搂蜓，SREM和SETNX將返回1，否則返回0辽装。

下面的命令都是整數(shù)類型回復(fù)：SETNX帮碰，DEL， EXISTS拾积，INCR殉挽，INCRBY，DECR拓巧，DECRBY斯碌，DBSIZE，LASTSAVE肛度， RENAMENX傻唾，MOVE，LLEN承耿，SADD冠骄，SREM，SISMEMBER加袋，SCARD凛辣。

3.3.4 Bulk Strings類型

翻譯過來，是指批量职烧、多行字符串扁誓。
Bulk Strings用于表示長度最大為512MB的單個二進(jìn)制安全字符串。
批量字符串按以下方式編碼：

一個$字節(jié)后跟組成字符串的字節(jié)數(shù)（一個前綴長度）蚀之，由CRLF終止蝗敢。
實際的字符串?dāng)?shù)據(jù)。
最終的CRLF足删。
所以字符串“foobar”的編碼如下：

$6\r\n
foobar\r\n"

一個完整的Bulk Strings前普，主要包括兩行：
第一行，$后面跟上字符串長度壹堰；
第二行，就是實際的字符串骡湖。
如下面執(zhí)行set贱纠、get的例子：

127.0.0.1:6379> set site ljheee
+OK\r\n  # 服務(wù)端實際返回, 下同
---
OK   # redis-cli 客戶端顯示, 下同
127.0.0.1:6379> get site
$6\r\
ljheee\r\n
---
"ljheee"

在執(zhí)行set site value時，客戶端給Redis server發(fā)送RESP命令后响蕴，Redis server返回的是simple strings類型+OK\r\n谆焊，redis-cli命令行客戶端給我們只顯示了有效字符、省略了最后的CRLF浦夷。
在執(zhí)行get site時辖试，Redis server返回的是Bulk Strings類型辜王，第一行$6代表site對應(yīng)的value值length為6，第二行是實際value值罐孝。

當(dāng)只是一個空字符串時呐馆，表示為：$0\r\n
Bulk Strings也可用于使用用于表示Null值的特殊格式來表示值的不存在。在這種特殊格式中莲兢，長度為-1汹来，并且沒有數(shù)據(jù)，因此Null表示為：$-1\r\n改艇，這稱為Null Bulk String收班。

3.3.5 數(shù)組類型

客戶端使用數(shù)組、將命令發(fā)送到Redis服務(wù)器谒兄。類似地摔桦，某些Redis命令將元素集合返回給客戶端使用數(shù)組類型回復(fù)。如LRANGE命令承疲，它返回元素列表其實就是數(shù)組類型邻耕。

RESP數(shù)組使用以下格式發(fā)送：

它以 “*” 開頭，后面跟著返回元素的個數(shù)纪隙，后跟CRLF赊豌。
然后就是數(shù)組中各元素自己的類型了，數(shù)組每個元素可以是任意的RESP類型绵咱。

最典型的是 LRRANGE 命令碘饼，返回的就是數(shù)組類型

LRANGE info 0 -1
*2\r\n
$3\r\
abc\r\n
$6\r\n
ljheee\r\n
--- # 實際redis-cli顯示
1) "abc"
2) "ljheee"

返回的結(jié)果，*2代表數(shù)組長度為2悲伶，數(shù)組的第一個元素$3是長度為3的字符串a(chǎn)bc艾恼；數(shù)組的第二個元素$6是長度為6的字符串ljheee。