Redis 通信协议
来源:互联网 发布:淘宝买钢珠警察会查么 编辑:程序博客网 时间:2024/06/05 17:41
# 简介
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:
客户端与服务端之间的通信协议是在 TCP 协议之上构建的。
客户端和服务器通过 TCP 连接来进行数据交互, 服务器默认的端口号为 6379 。
客户端和服务器发送的命令或数据一律以
\r\n
(CRLF)结尾。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。
发送命令
RESP 在 Redis 1.2 版本中引入, 并最终在 Redis 2.0 版本成为 Redis 服务器通信的标准方式。
在这个协议中, 所有发送至 Redis 服务器的参数都是二进制安全(binary safe)的。
RESP 的规定一条命令的格式如下:
*<参数数量> CR LF$<参数 1 的字节数量> CR LF<参数 1 的数据> CR LF...$<参数 N 的字节数量> CR LF<参数 N 的数据> CR LF
命令本身也作为协议的其中一个参数来发送。
例如我们经常执行的 SET 命令,在命令行中我们输入如下:
SET key value
使用 RESP 协议规定的格式:
*3$3SET$3 # 这里 key 一共三个字节key$5 # 这里 value 一共五个字节value
这个命令的实际协议值如下:
"*3\r\n$3\r\nSET\r\n$3\r\nkey\r\n$5\r\nvalue\r\n"
回复
Redis 命令会返回多种不同类型的回复。
通过检查服务器发回数据的第一个字节, 可以确定这个回复是什么类型:
- 状态回复(status reply)的第一个字节是
"+"
- 错误回复(error reply)的第一个字节是
"-"
- 整数回复(integer reply)的第一个字节是
":"
- 批量回复(bulk reply)的第一个字节是
"$"
- 多条批量回复(multi bulk reply)的第一个字节是
"*"
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) { // 处理错误回复 case REDIS_REPLY_ERROR: out = sdscatprintf(out,"(error) %s\n", r->str); break; // 处理状态回复 case REDIS_REPLY_STATUS: out = sdscat(out,r->str); out = sdscat(out,"\n"); break; // 处理整数回复 case REDIS_REPLY_INTEGER: out = sdscatprintf(out,"(integer) %lld\n",r->integer); break; // 处理字符串回复 case REDIS_REPLY_STRING: /* If you are producing output for the standard output we want * a more interesting output with quoted characters and so forth */ out = sdscatrepr(out,r->str,r->len); out = sdscat(out,"\n"); break; // 处理 nil case REDIS_REPLY_NIL: out = sdscat(out,"(nil)\n"); break; // 处理多回复 case REDIS_REPLY_ARRAY: if (r->elements == 0) { out = sdscat(out,"(empty list or set)\n"); } else { unsigned int i, idxlen = 0; char _prefixlen[16]; char _prefixfmt[16]; sds _prefix; sds tmp; /* Calculate chars needed to represent the largest index */ i = r->elements; do { idxlen++; i /= 10; } while(i); /* Prefix for nested multi bulks should grow with idxlen+2 spaces */ memset(_prefixlen,' ',idxlen+2); _prefixlen[idxlen+2] = '\0'; _prefix = sdscat(sdsnew(prefix),_prefixlen); /* Setup prefix format for every entry */ snprintf(_prefixfmt,sizeof(_prefixfmt),"%%s%%%ud) ",idxlen); for (i = 0; i < r->elements; i++) { /* Don't use the prefix for the first element, as the parent * caller already prepended the index number. */ out = sdscatprintf(out,_prefixfmt,i == 0 ? "" : prefix,i+1); /* Format the multi bulk entry */ tmp = cliFormatReplyTTY(r->element[i],_prefix); out = sdscatlen(out,tmp,sdslen(tmp)); sdsfree(tmp); } sdsfree(_prefix); } break; default: fprintf(stderr,"Unknown reply type: %d\n", r->type); exit(1); } return out;}
在
发送命令
一节中使用的格式除了用作命令请求协议之外, 也用在命令的回复协议中: 这种只有一个参数的回复格式被称为批量回复(Bulk Reply)。统一协议请求原本是用在回复协议中, 用于将列表的多个项返回给客户端的, 这种回复格式被称为多条批量回复(Multi Bulk Reply)。
一个多条批量回复以
*<argc>\r\n
为前缀, 后跟多条不同的批量回复, 其中argc
为这些批量回复的数量。状态回复
一个状态回复(或者单行回复,single line reply)是一段以
"+"
开始、"\r\n"
结尾的单行字符串。以下是一个状态回复的例子:
+OK
客户端库应该返回
"+"
号之后的所有内容。 比如在在上面的这个例子中, 客户端就应该返回字符串"OK"
。状态回复通常由那些不需要返回数据的命令返回,这种回复不是二进制安全的,它也不能包含新行。
状态回复的额外开销非常少,只需要三个字节(开头的
"+"
和结尾的 CRLF)。错误回复
错误回复和状态回复非常相似, 它们之间的唯一区别是, 错误回复的第一个字节是
"-"
, 而状态回复的第一个字节是"+"
。错误回复只在某些地方出现问题时发送: 比如说, 当用户对不正确的数据类型执行命令, 或者执行一个不存在的命令, 等等。
一个客户端库应该在收到错误回复时产生一个异常。
以下是两个错误回复的例子:
-ERR unknown command 'foobar'-WRONGTYPE Operation against a key holding the wrong kind of value
在
"-"
之后,直到遇到第一个空格或新行为止,这中间的内容表示所返回错误的类型。ERR
是一个通用错误,而WRONGTYPE
则是一个更特定的错误。 一个客户端实现可以为不同类型的错误产生不同类型的异常, 或者提供一种通用的方式, 让调用者可以通过提供字符串形式的错误名来捕捉(trap)不同的错误。不过这些特性用得并不多, 所以并不是特别重要, 一个受限的(limited)客户端可以通过简单地返回一个逻辑假(false)来表示一个通用的错误条件。
整数回复
整数回复就是一个以
":"
开头, CRLF 结尾的字符串表示的整数。比如说,
":0\r\n"
和":1000\r\n"
都是整数回复。返回整数回复的其中两个命令是 INCR 和 LASTSAVE 。 被返回的整数没有什么特殊的含义, INCR 返回键的一个自增后的整数值, 而 LASTSAVE 则返回一个 UNIX 时间戳, 返回值的唯一限制是这些数必须能够用 64 位有符号整数表示。
整数回复也被广泛地用于表示逻辑真和逻辑假: 比如 EXISTS 和 SISMEMBER 都用返回值
1
表示真,0
表示假。其他一些命令, 比如 SADD 、 SREM 和 SETNX , 只在操作真正被执行了的时候, 才返回
1
, 否则返回0
。以下命令都返回整数回复: SETNX 、 DEL 、 EXISTS 、 INCR 、 INCRBY 、 DECR 、 DECRBY 、 DBSIZE 、 LASTSAVE 、RENAMENX 、 MOVE 、 LLEN 、 SADD 、 SREM 、 SISMEMBER 、 SCARD 。
批量回复
服务器使用批量回复来返回二进制安全的字符串,字符串的最大长度为 512 MB 。
客户端:GET mykey服务器:foobar
服务器发送的内容中:
- 第一字节为
"$"
符号 - 接下来跟着的是表示实际回复长度的数字值
- 之后跟着一个 CRLF
- 再后面跟着的是实际回复数据
- 最末尾是另一个 CRLF
对于前面的 GET 命令,服务器实际发送的内容为:
"$6\r\nfoobar\r\n"
如果被请求的值不存在, 那么批量回复会将特殊值
-1
用作回复的长度值, 就像这样:客户端:GET non-existing-key服务器:$-1
这种回复称为空批量回复(NULL Bulk Reply)。
当请求对象不存在时,客户端应该返回空对象,而不是空字符串: 比如 Ruby 库应该返回
nil
, 而 C 库应该返回NULL
(或者在回复对象中设置一个特殊标志), 诸如此类。多条批量回复
像 LRANGE 这样的命令需要返回多个值, 这一目标可以通过多条批量回复来完成。
多条批量回复是由多个回复组成的数组, 数组中的每个元素都可以是任意类型的回复, 包括多条批量回复本身。
多条批量回复的第一个字节为
"*"
, 后跟一个字符串表示的整数值, 这个值记录了多条批量回复所包含的回复数量, 再后面是一个 CRLF 。客户端: LRANGE mylist 0 3服务器: *4服务器: $3服务器: foo服务器: $3服务器: bar服务器: $5服务器: Hello服务器: $5服务器: World
在上面的示例中,服务器发送的所有字符串都由 CRLF 结尾。
正如你所见到的那样, 多条批量回复所使用的格式, 和客户端发送命令时使用的统一请求协议的格式一模一样。 它们之间的唯一区别是:
- 统一请求协议只发送批量回复。
- 而服务器应答命令时所发送的多条批量回复,则可以包含任意类型的回复。
以下例子展示了一个多条批量回复, 回复中包含四个整数值, 以及一个二进制安全字符串:
*5\r\n:1\r\n:2\r\n:3\r\n:4\r\n$6\r\nfoobar\r\n
在回复的第一行, 服务器发送
*5\r\n
, 表示这个多条批量回复包含 5 条回复, 再后面跟着的则是 5 条回复的正文。多条批量回复也可以是空白的(empty), 就像这样:
客户端: LRANGE nokey 0 1服务器: *0\r\n
无内容的多条批量回复(null multi bulk reply)也是存在的, 比如当 BLPOP 命令的阻塞时间超过最大时限时, 它就返回一个无内容的多条批量回复, 这个回复的计数值为
-1
:客户端: BLPOP key 1服务器: *-1\r\n
客户端库应该区别对待空白多条回复和无内容多条回复: 当 Redis 返回一个无内容多条回复时, 客户端库应该返回一个 null 对象, 而不是一个空数组。
多条批量回复中的空元素
多条批量回复中的元素可以将自身的长度设置为
-1
, 从而表示该元素不存在, 并且也不是一个空白字符串(empty string)。当 SORT 命令使用
GET pattern
选项对一个不存在的键进行操作时, 就会发生多条批量回复中带有空白元素的情况。以下例子展示了一个包含空元素的多重批量回复:
服务器: *3服务器: $3服务器: foo服务器: $-1服务器: $3服务器: bar
其中, 回复中的第二个元素为空。
对于这个回复, 客户端库应该返回类似于这样的回复:
["foo", nil, "bar"]
多命令和 pipline
客户端可以通过 pipline , 在一次写入操作中发送多个命令:
- 在发送新命令之前, 无须阅读前一个命令的回复。
- 多个命令的回复会在最后一并返回。
内联命令
当你需要和 Redis 服务器进行沟通, 但又找不到
redis-cli
, 而手上只有telnet
的时候, 你可以通过 Redis 特别为这种情形而设的内联命令格式来发送命令。以下是一个客户端和服务器使用内联命令来进行交互的例子:
客户端: PING服务器: +PONG
以下另一个返回整数值的内联命令的例子:
客户端: EXISTS somekey服务器: :0
因为没有了统一请求协议中的
"*"
项来声明参数的数量, 所以在telnet
会话输入命令的时候, 必须使用空格来分割各个参数, 服务器在接收到数据之后, 会按空格对用户的输入进行分析(parse), 并获取其中的命令参数。高性能 Redis 协议分析器
尽管 Redis 的协议非常利于人类阅读, 定义也很简单, 但这个协议的实现性能仍然可以和二进制协议一样快。
因为 Redis 协议将数据的长度放在数据正文之前, 所以程序无须像 JSON 那样, 为了寻找某个特殊字符而扫描整个 payload , 也无须对发送至服务器的 payload 进行转义(quote)。
程序可以在对协议文本中的各个字符进行处理的同时, 查找 CR 字符, 并计算出批量回复或多条批量回复的长度, 就像这样:
#include <stdio.h>int main(void) { unsigned char *p = "$123\r\n"; int len = 0; p++; while(*p != '\r') { len = (len*10)+(*p - '0'); p++; } /* Now p points at '\r', and the len is in bulk_len. */ printf("%d\n", len); return 0;}
得到了批量回复或多条批量回复的长度之后, 程序只需调用一次
read
函数, 就可以将回复的正文数据全部读入到内存中, 而无须对这些数据做任何的处理。在回复最末尾的 CR 和 LF 不作处理,丢弃它们。
Redis 协议的实现性能可以和二进制协议的实现性能相媲美, 并且由于 Redis 协议的简单性, 大部分高级语言都可以轻易地实现这个协议, 这使得客户端软件的 bug 数量大大减少。
Linux 下 使用 nc 命令操作 Redis
[coderknock ~]# nc 127.0.0.1 6379set hello world+OK #状态回复sethx-ERR unknown command 'sethx' #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incr counter:1 #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get hello$5 #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。world #实际返回的是 $5\r\nworld\r\n mset java jedis python redis-py+OKmget java python #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*2$5jedis$8redis-pyget not_exist_key #无论是字符串回复还是多条字符串回复,如果有 nil 值,那么会返回$-1。$-1mget hello not_exist_key java*3$5world$-1$5jedis
Python Socket 操作 Redis
使用 socket 操作 Redis:
import socket# AF_INET指定使用 IPv4 协议s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM, socket.SOL_TCP)s.connect(('127.0.0.1', 6379))print('get connected from', '127.0.0.1')# 验证密码s.send(b'*2\r\n$4\r\nAUTH\r\n$8\r\nadmin123\r\n')ra = s.recv(512)print(ra)# 发送一条信息s.send(b'*3\r\n$3\r\nSET\r\n$8\r\ntestRESP\r\n$10\r\nRESPpython\r\n')ra = s.recv(512)print(ra)s.close()
执行结果:
get connected from 127.0.0.1b'+OK\r\n'b'+OK\r\n'
我们从命令行中查询:
127.0.0.1:6379> GET testRESP"RESPpython"
可以看到正确的向 Redis 中插入了键值。500000009894242)
- 状态回复(status reply)的第一个字节是
我是广告
本人 Redis 方面的讲座已经上线快去看看有没有你感兴趣的吧(说不定会有优惠哟~~数量有限要抓紧呀):
[Spring Boot + Redis 实现 论坛系统之项目整体规划] (https://segmentfault.com/l/1500000010993497) 10月9日之前有99份优惠名额,有兴趣的同学赶快入手吧
提升职业竞争力的必备知识 Redis 之初识
提升职业竞争力的必备知识 Redis 之高级特性
提升职业竞争力的必备知识 Redis 之缓存与Session共享
提升职业竞争力的必备知识 Redis 之排行榜与附近的人
以上课程现在可以打包购买了 Redis 系列讲座合集
打包购买更实惠
- redis通信协议
- Redis 通信协议
- Redis 通信协议
- Redis通信协议优化
- Jedis - Redis通信协议
- Redis通信协议(protocol)
- Redis--protocol(通信协议)
- Redis学习之通信协议详解
- redis server与client通信协议介绍
- 基于redis通信协议的客户端RedisServer
- redis networking通信协议的源码分析
- 通信协议
- 通信协议
- 通信协议
- 通信协议
- 通信协议
- 通信协议
- 通信协议
- 解决vi中粘贴多行代码会产生缩进排版问题
- 怎样通过程序使一个物体运动到目标物体
- jni访问数组
- mySQL之多表查询
- android 最近任务多进程调度逻辑分析
- Redis 通信协议
- python 的日志logging模块学习
- leetcode 438. Find All Anagrams in a String
- idea手动编译jfinal项目报错:java.lang.IllegalAccessError: class sun.reflect.GeneratedConstructorAccessor10 ca
- 分类与回归树(CART,Classification And Regression Tree)
- C#学习笔记之通过http请求连接服务器
- android隐藏搜索框边框 隐藏SearchView边框
- UI or Web 是选择UI重构还是web全栈
- Qt5 信号槽新写法