浅谈Redis通信协议

Redis客户端和服务器端使用的通信协议叫做RESP（Redis Serialization Protocol）。它是特意为Redis设计的，同时也可以用于其他软件工程。

RESP在以下事项之间进行妥协：

实现简单
快速解析
可读性强

RESP可以序列化多种不同的数据类型，比如：整型、字符串、数组。错误是一种特定的类型。Redis客户端把参数用数组来表示。回复的是一种特殊的数据格式。

RESP是二进制安全的，它不需要处理从一个进程到另一个进程的批量数据，因为采用的是前缀长度来传输批量数据。

注意：这里的协议只适用用与客户端-服务器通信。Redis集群使用的是不同的协议

一般情况下，RESP是一种简单的请求-响应式协议。二般情况是：

Redis支持管道，所以有可能一次发送多个命令，然后一起响应
如果Redis客户端订阅了Pub/Sub频道，那么协议就会变成一种推送协议，当服务器接收到新的数据时会自动推送给客户端

RESP协议支持的数据类型有：Simple Strings，Errors，Integers，Bulk Strings和Arrays。它的使用方法有：

客户端以Bulk Strings数组的形式发送命令
服务器端返回的结果是协议支持的类型之一

RESP协议中，上述类型是通过首个字节区分的：

+代表简单字符串（Simple Strings）
-代表错误类型（Errors）
:代表整型（Integers）
$代表多行字符串（Bulk Strings）
*代表数组（Arrays）

此外，每一部分结束时，Redis统一使用“\r\n”表示结束。

看到这里你是否有疑问呢？为什么没有表示null的方法呢？别着急我们一会就会解释。

RESP简单字符串

简单字符串中不允许出现\r或\n，只能有一行。它用于以最小开销传输非二进制安全字符串，例如回复的OK

1"+OK\r\n"

如果要发送二进制安全的字符串，应该使用多行字符串。

RESP错误

RESP有特定的错误类型，它与简单字符串类似，只不过是把开头的+换成了-，而两者之间真正的区别是客户端将错误视为异常，而错误中的字符串只是表示错误信息。

1"-Error message\r\n"

当客户端收到错误信息时，通常会抛出一个异常。我们来看一些例子：

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

从第一个字符“-”之后，到第一个空格或新的一行，这之间的字符串表示错误类型。这只是Redis的一种约定，并不是RESP的错误格式。

例如ERR是普通错误，而WRONGTYPE表示客户端试图对错误的数据类型执行操作。

RESP整型

整型只是以\r\n结尾，以:开头的纯整数的字符串。

1:1000\r\n

很多Redis命令都会返回整型，例如INCR、LLEN和LASTSAVE。

返回的整数需要在64位有符号整数范围内，同时也可以用于表示真或假。

RESP多行字符串

多行字符串是二进制安全的，最大长度是512MB。

多行字符串的编码方式如下：

以$+数字开头，以\r\n结束
数据都是字符串
结尾是\r\n

所以“foobar”应该编码为

1"$6\r\nfoobar\r\n"

空字符串表示为：

1"$0\r\n\r\n"

多行字符串也可以用来null

1"$-1\r\n"

当服务器返回Null多行字符串时，正常客户端是不应该返回空字符串的，而是应该返回nil对象。

RESP数组

客户端向服务器端发送命令时使用的就是RESP数组。类似的，某些命令返回的元素集合也是RESP数组的类型。

RESP数组遵循以下规则：

第一个字符是*，后面跟的十进制数字是数组元素的数量，然后跟着\r\n。
每个元素都是RESP类型的

空数组表示为：

1"*0\r\n"

数组中的元素可以是不同类型的：

1*5\r\n
2:1\r\n
3:2\r\n
4:3\r\n
5:4\r\n
6$6\r\n
7foobar\r\n

第一行的*5\r\n表示数组有5个元素，后面每行是一个元素。

RESP也有NULL数组的表示方法，这是NULL的另一种表示方法，通常用多行字符串的NULL来表示，不过由于历史原因，就保留了两种形式。

当BLPOP命令超时时，就会返回NULL数组

1"*-1\r\n"

当服务器返回NULL数组时，客户端应该返回null对象而不是空数组。

数组中的NULL

数组中的元素可以是NULL，通常表示数组中某个元素缺失，而不是空字符串：

1*3\r\n
2$3\r\n
3foo\r\n
4$-1\r\n
5$3\r\n
6bar\r\n

其中第二个元素时NULL，客户端的返回结果应该是：

1["foo",nil,"bar"]

小结

到此我们已经了解了RESP协议，RESP中虽然有大量的冗余\r\n，但是仍然有很多开源项目使用。

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