Redis通讯协议

# Redis通讯协议

Redis(单进程单线程)是一种基于客户端-服务端模型以及请求/响应协议的TCP服务。

应用系统和Redis通过Redis协议（RESP）进行交互。

Redis协议(RESP)位于TCP层之上，即客户端和Redis实例保持双工的连接。

protocol_1

有以下几种请求响应模式：

串行化-ping-pong：串行化是最简单模式，客户端与服务器端建立长连接，连接通过心跳机制检测（ping-pong），ack应答。客户端发送请求，服务端响应，客户端收到响应后，再发起第二个请求，服务器端再响应。telnet 和 redis-cli 发出的命令都属于该种模式。网络传输命令耗时，性能较低。
双工批量-管道（Pipelining） (opens new window)：双工模式指请求响应交叉进行，不会混淆(TCP双工)，适用于批量请求，批量响应。

管道的作用是将一批命令进行打包，然后发送给服务器，服务器执行完按顺序打包返回。

一次pipeline（n条命令）= 一次网络时间 + n次命令时间。（注意，换行符的转换）

通过Jedis可以很方便的使用pipeline：
```
Jedis redis = new Jedis("192.168.1.111", 6379); 
redis.auth("12345678"); //授权密码 对应redis.conf的requirepass密码 
Pipeline pipe = jedis.pipelined(); 
for (int i = 0; i <50000; i++) { 
  pipe.set("key_"+String.valueOf(i),String.valueOf(i)); 
}
//将封装后的PIPE一次性发给redis 
pipe.sync();
```
原子批量-事务 (opens new window)：将一组命令放在同一个事务中进行处理。
发布订阅-pub/sub：一个客户端触发，多个客户端被动接收，通过服务器中转。
脚本批量-lua (opens new window)：客户端向服务器端提交一个lua脚本，服务器端执行该脚本。

Redis客户端与服务器交互采用序列化协议（RESP）。

请求以字符串数组的形式来表示要执行命令的参数。Redis使用命令特有（command-specific）数据类型作为回复。

Redis通信协议的主要特点有：

可以使用telnet给Redis发送命令，首字符为Redis命令名的字符，格式为 str1 str2 str3......

[wenwl@localhost ~]$ telnet 127.0.0.1 6379
Trying 127.0.0.1...
Connected to 127.0.0.1.
Escape character is '^]'.
ping
+PONG
keys *
*1
$2
k2

用SET命令来举例说明RESP协议的格式：

127.0.0.1:6379> set k1 hello-world
OK

查看appendonly.aof，查看实际请求的数据

# 实际发送应该是 *3\r\n$3\r\nset\r\n$2\r\nk1\r\n$11\r\nhello-world\r\n
*3
$3
set
$2
k1
$11
hello-world

#实际响应数据
+OK\r\n

RESP协议响应格式分为状态回复、错误回复、整数回复、批量回复和多条批量回复：

错误回复：对于错误，回复的第一个字节是“ - ”

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

RESP协议解析及处理包括协议解析、调用命令、返回结果。

用户在Redis客户端键入命令后，Redis-cli会把命令转化为RESP协议格式，然后发送给服务器。服务器再对协议进行解析，分为三个步骤：

解析命令请求参数数量：命令请求参数数量的协议格式为*N\r\n ，其中N就是数量，比如
```
127.0.0.1:6379> set k1 hello-world
```
打开aof文件可以看到协议内容
```
*3\r\n
$3\r\n
set\r\n
$2\r\n
k1\r\n
$11\r\n
hello-world\r\n
```
首字符必须是*，使用\r\n定位到行尾，之间的数就是参数数量了。
循环解析请求参数：首字符必须是"$"，使用\r\n定位到行尾，之间的数是参数的长度，然后从\n后到下一个"$"之间就是参数的值了，循环解析直到没有"$"。

协议的执行包括命令的调用和返回结果。详细见命令处理流程.命令处理。

Redis命令处理整个流程包括：服务器启动监听、接收命令请求并解析、执行命令请求、返回命令回复等。

protocol_4

Server启动时监听socket：启动调用 initServer方法，创建eventLoop（事件机制），注册时间事件处理器，注册文件事件（socket）处理器，监听 socket 建立连接。
建立Client：redis-cli建立socket，redis-server为每个连接（socket）创建一个 Client 对象创建文件事件监听socket，指定事件处理函数，读取socket数据到输入缓冲区，从client中读取客户端的查询缓冲区内容。
解析获取命令：将输入缓冲区中的数据解析成对应的命令，判断是单条命令还是多条命令并调用相应的解析器解析
执行命令：解析成功后调用 processCommand 方法执行命令，大致分三个部分：
- 调用 lookupCommand 方法获得对应的 redisCommand
- 检测当前 Redis 是否可以执行该命令
- 调用 call 方法真正执行命令
如下图：

上次更新: 5/30/2023, 11:42:20 PM