Redis 通信协议分析

简介

Redis本质上是一个Key-Value类型的内存数据库，很像memcached，整个数据库通通加载在内存当中进行操做，按期经过异步操做把数据库数据flush到硬盘上进行保存。Redis的性能很是出色，每秒能够处理超过 10万次读写操做，是已知性能最快的Key-Value DB。

Redis的出色之处不只仅是性能，Redis最大的魅力是支持保存多种数据结构，此外单个value的最大限制是1GB，不像 memcached只能保存1MB的数据，所以Redis能够用来实现不少有用的功能，比方说用他的List来作FIFO双向链表，实现一个轻量级的高性 能消息队列服务，用他的Set能够作高性能的tag系统等等。另外Redis也能够对存入的Key-Value设置expire时间，所以也能够被看成一 个功能增强版的memcached来用。

Redis利用队列技术将并发访问变为串行访问，消除了传统数据库串行控制的开销。

Redis的主要缺点是数据库容量受到物理内存的限制，不能用做海量数据的高性能读写，所以Redis适合的场景主要局限在较小数据量的高性能操做和运算上。

 

Redis支持五种数据类型：string（字符串），hash（哈希），list（列表），set（集合）及zset(sorted set：有序集合)。

 

Redis 通信协议

Redis 协议在如下三个目标之间进行折中：

• 易于实现
• 能够高效地被计算机分析（parse）
• 能够很容易地被人类读懂

①协议说明

客户端和服务器经过 TCP 链接来进行数据交互， 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概以 \r\n （CRLF）结尾。Redis 服务器接受命令以及命令的参数。服务器会在接到命令以后，对命令进行处理，并将命令的回复传送回客户端。在这个协议中， 全部发送至 Redis 服务器的参数都是二进制安全（binary safe）的。

②协议模板

*<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

译注：命令自己也做为协议的其中一个参数来发送

*3
$3
SET
$5
mykey
$7
myvalue

这个命令的实际协议值以下：

"*3\r\n$3\r\nSET\r\n$5\r\nmykey\r\n$7\r\nmyvalue\r\n"

稍后咱们会看到， 这种格式除了用做命令请求协议以外， 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）。

统一协议请求本来是用在回复协议中， 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， 后跟多条不一样的批量回复， 其中 argc 为这些批量回复的数量。

②回复协议

Redis 命令会返回多种不一样类型的回复。

经过检查服务器发回数据的第一个字节， 能够肯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 "*"

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
• 以后跟着一个 CRLF
• 再后面跟着的是实际回复数据
• 最末尾是另外一个 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"

若是被请求的值不存在， 那么批量回复会将特殊值 -1 用做回复的长度值， 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： 好比 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。

像 LRANGE 这样的命令须要返回多个值， 这一目标能够经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， 数组中的每一个元素均可以是任意类型的回复， 包括多条批量回复自己。

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，服务器发送的全部字符串都由 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如出一辙。 它们之间的惟一区别是：

• 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，则能够包含任意类型的回复。

如下例子展现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\n
foobar\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。

多条批量回复也能够是空白的（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， 好比当 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。

 

参考

redis面试总结

redis用法详解