3. Redis的通信協(xié)議

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3.1 RESP

RESP（redis Serialization Protocol）是Redis的序列化協(xié)議，主要優(yōu)勢(shì)在于：

- 實(shí)現(xiàn)過(guò)程簡(jiǎn)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，包括：簡(jiǎn)單字符串、錯(cuò)誤類型、整數(shù)、批量字符串和數(shù)組。請(qǐng)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，Redis-server會(huì)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，不需要處理從一個(gè)進(jìn)程傳輸?shù)搅硪粋€(gè)進(jìn)程的批量數(shù)據(jù)，因?yàn)樗褂们熬Y來(lái)確定是否傳輸批量數(shù)據(jù)。

注意：RESP 雖然是為 Redis 設(shè)計(jì)的，但是同樣也可以用于其他 C/S 的軟件。Redis Cluster使用不同的二進(jìn)制協(xié)議(gossip)，以便在節(jié)點(diǎn)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，單元結(jié)束時(shí)統(tǒng)一加上回車換行符"\r\n"（CRLF）結(jié)束。

• "+"表示簡(jiǎn)單字符串 Simple Strings，即：?jiǎn)涡凶址?/li>
• "$"表示批量字符串Bulk Strings，后跟字符串長(zhǎng)度
• ":"表示整數(shù)
• "-"表示錯(cuò)誤消息
• "*"表示數(shù)組

3.2 驗(yàn)證RESP

SET key value #對(duì)應(yīng)的resp通信協(xié)議串

*3
$3
SET
$3
key
$5
value

第一次看到這個(gè)通信協(xié)議串，看不懂不必?fù)?dān)心，我們按照RESP的協(xié)議說(shuō)明慢慢看，并且下文會(huì)有詳細(xì)的講解。
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(gè)元素(其實(shí)就是SET、key、value這仨字符串)；
  后面的6行數(shù)據(jù)，分別是對(duì)數(shù)組三個(gè)元素的表示，每個(gè)元素用兩行；
• 數(shù)組第一個(gè)元素：<3`代表Bulk Strings字符串長(zhǎng)度為3，內(nèi)容是SET。
• 數(shù)組第二個(gè)元素：<3`代表Bulk Strings字符串長(zhǎng)度為3，內(nèi)容是key。
• 數(shù)組第三個(gè)元素：$5 value``$5代表Bulk Strings字符串長(zhǎng)度為5，內(nèi)容是value。

3.3 具體類型說(shuō)明

3.3.1簡(jiǎn)單字符串Simple Strings

簡(jiǎn)單字符串按以下方式編碼：+字符，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”）。
Simple Strings用于以最小的開銷、傳輸非二進(jìn)制安全字符串。例如，許多Redis命令在成功時(shí)僅回復(fù)“OK”，因?yàn)镽ESP Simple String使用以下5個(gè)字節(jié)進(jìn)行編碼：
+OK\r\n

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

3.3.2 RESP錯(cuò)誤

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

錯(cuò)誤回復(fù)僅在發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)發(fā)送，例如，如果你嘗試對(duì)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)類型執(zhí)行操作，或者命令不存在等等。收到錯(cuò)誤答復(fù)時(shí)，庫(kù)客戶端應(yīng)引發(fā)異常。
以下是錯(cuò)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(gè)單詞，直到第一個(gè)空格或換行符，表示返回的錯(cuò)誤類型。這只是Redis使用的約定，不是RESP錯(cuò)誤格式的一部分。
例如，ERR是一般錯(cuò)誤，而WRONGTYPE更具體的錯(cuò)誤意味著客戶端嘗試對(duì)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)類型執(zhí)行操作。這稱為錯(cuò)誤前綴，是一種允許客戶端理解服務(wù)器返回的錯(cuò)誤類型的方法，而不依賴于給定的確切消息，這可能隨時(shí)間而變化。

下面是幾個(gè)使用redis-cli的實(shí)際錯(cuò)誤的例子：

127.0.0.1:6379> TaoBeier
-ERR unknown command 'TaoBeier'\r\n  # 服務(wù)端實(shí)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(shí)現(xiàn)可以針對(duì)不同的錯(cuò)誤返回不同類型的異常，或者可以通過(guò)直接將錯(cuò)誤名稱作為字符串提供給調(diào)用者來(lái)提供捕獲錯(cuò)誤的通用方法。
但是，錯(cuò)誤類型很少有用，并且有限的客戶端實(shí)現(xiàn)可能只是返回一般的錯(cuò)誤條件，例如false。

3.3.3整數(shù)類型

此類型只是一個(gè)CRLF終止的字符串，表示一個(gè)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)。

很多Redis命令返回RESP整數(shù)類型，比如INCR，LLEN和LASTSAVE。
返回的整數(shù)沒(méi)有特殊含義，它只是INCR的增量數(shù)，LASTSAVE的UNIX時(shí)間等等。但是，返回的整數(shù)保證在有符號(hào)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。例如，EXISTS或SISMEMBER之類的命令將返回1表示true，0表示false表示。
如果操作實(shí)際執(zhí)行，其他命令如SADD，SREM和SETNX將返回1，否則返回0。

下面的命令都是整數(shù)類型回復(fù)：SETNX，DEL， EXISTS，INCR，INCRBY，DECR，DECRBY，DBSIZE，LASTSAVE， RENAMENX，MOVE，LLEN，SADD，SREM，SISMEMBER，SCARD。

3.3.4 Bulk Strings類型

翻譯過(guò)來(lái)，是指批量、多行字符串。
Bulk Strings用于表示長(zhǎng)度最大為512MB的單個(gè)二進(jìn)制安全字符串。
批量字符串按以下方式編碼：

• 一個(gè)$字節(jié)后跟組成字符串的字節(jié)數(shù)（一個(gè)前綴長(zhǎng)度），由CRLF終止。
• 實(shí)際的字符串?dāng)?shù)據(jù)。
• 最終的CRLF。
  所以字符串“foobar”的編碼如下：

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

一個(gè)完整的Bulk Strings，主要包括兩行：
第一行，$后面跟上字符串長(zhǎng)度；
第二行，就是實(shí)際的字符串。
如下面執(zhí)行set、get的例子：

127.0.0.1:6379> set site ljheee
+OK\r\n  # 服務(wù)端實(shí)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(shí)，客戶端給Redis server發(fā)送RESP命令后，Redis server返回的是simple strings類型+OK\r\n，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。
在執(zhí)行get site時(shí)，Redis server返回的是Bulk Strings類型，第一行$6代表site對(duì)應(yīng)的value值length為6，第二行是實(shí)際value值。

當(dāng)只是一個(gè)空字符串時(shí)，表示為：$0\r\n
Bulk Strings也可用于使用用于表示Null值的特殊格式來(lái)表示值的不存在。在這種特殊格式中，長(zhǎng)度為-1，并且沒(méi)有數(shù)據(jù)，因此Null表示為：$-1\r\n，這稱為Null Bulk String。

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。類似地，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，它返回元素列表其實(shí)就是數(shù)組類型。

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(gè)數(shù)，后跟CRLF。
• 然后就是數(shù)組中各元素自己的類型了，數(shù)組每個(gè)元素可以是任意的RESP類型。

最典型的是 LRRANGE 命令，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(shí)際redis-cli顯示
1) "abc"
2) "ljheee"

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