Redis知识梳理(11) [ 通信协议 ]

柔情只为你懂 2022-02-03 13:31 298阅读 0赞

Redis 的作者认为数据库系统的瓶颈一般不在于网络流量，而是数据库自身内部 逻辑处理上。

所以即使 Redis 使用了浪费流量的文本协议，依然可以取得极高的 访问性能。

Redis 将所有数据都放在内存，用一个单线程对外提供服务，

单个节 点在跑满一个 CPU 核心的情况下可以达到了 10w/s 的超高 QPS。

# RESP(Redis Serialization Protocol) #

RESP 是 Redis 序列化协议的简写。

一种直观的文本协议，优势在于实现异常简单，解析性能极好。

Redis 协议将传输的结构数据分为 5 种最小单元类型，单元结束时统一加上回车 换行符号 \\r\\n 。

> \\1. 单行字符串 以 + 符号开头。  
> \\2. 多行字符串 以 $ 符号开头，后跟字符串长度。  
> \\3. 整数值 以 : 符号开头，后跟整数的字符串形式。  
> \\4. 错误消息 以 - 符号开头。  
> \\5. 数组 以 \* 号开头，后跟数组的长度。

**单行字符串 hello world**

+hello world\\r\\n

**多行字符串 hello world**

$11\\r\\nhello world\\r\\n

多行字符串当然也可以表示单行字符串。

**整数 1024**  
:1024\\r\\n

**错误 参数类型错误**  
\-WRONGTYPE Operation against a key holding the wrong kind of value

**数组 \[1,2,3\]**

\*3\\r\\n:1\\r\\n:2\\r\\n:3\\r\\n

**NULL 用多行字符串表示，不过长度要写成-1。**

$-1\\r\\n

**空串 用多行字符串表示，长度填 0。**

$0\\r\\n\\r\\n

**注意这里有两个 \\r\\n 。为什么是两个?**  
因为两个 \\r\\n 之间,隔的是空串。

# **客户端 -> 服务器** #

客户端向服务器发送的指令只有一种格式，多行字符串数组。  
比如一个简单的 set 指令 **set author codehole** 会被序列化成下面的字符串。

\*3\\r\\n$3\\r\\nset\\r\\n$6\\r\\nauthor\\r\\n$8\\r\\ncodehole\\r\\n  
在控制台输出这个字符串如下，可以看出这是很好阅读的一种格式。

\*3

set

author

codehole

# 服务器 -> 客户端 #

服务器向客户端回复的响应要支持多种数据结构，所以消息响应在结构上要复杂 不少。

不过再复杂的响应消息也是以上 5 中基本类型的组合。

--------------------

**单行字符串响应**

127.0.0.1:6379> set author codehole  
OK

这里的 OK 就是单行响应，没有使用引号括起来。

\+OK

--------------------

**错误响应**

127.0.0.1:6379> incr author
    
    
    
      (error) ERR value is not an integer or out of range

试图对一个字符串进行自增，服务器抛出一个通用的错误。

-ERR value is not an integer or out of range

--------------------

**整数响应**

127.0.0.1:6379> incr books
    
    
    
      (integer) 1

这里的 1 就是整数响应

多行字符串响应

127.0.0.1:6379> get author

“codehole”

这里使用双引号括起来的字符串就是多行字符串响应

codehole

--------------------

**数组响应**

127.0.0.1:6379> hset info name laoqian  
(integer) 1  
127.0.0.1:6379> hset info age 30  
(integer) 1  
127.0.0.1:6379> hset info sex male  
(integer) 1  
127.0.0.1:6379> hgetall info  
1) “name”  
2) “laoqian”  
3) “age”  
4) “30”  
5) “sex”  
6) “male”

--------------------

这里的 hgetall 命令返回的就是一个数值，

第 0|2|4 位置的字符串是 hash 表的 key，

第 1|3|5 位置的字符串是 value，客户端负责将数组组装成字典再返回。

\*6

name

laoqian

age

sex

male

# 嵌套 #

127.0.0.1:6379> scan 0
    
    
    
      1) "0"
    
    
    
      2) 1) "info"

2) "books"
    
    
    
         3) "author"

scan 命令用来扫描服务器包含的所有 key 列表，它是以游标的形式获取，一次 只获取一部分。

scan 命令返回的是一个嵌套数组。

数组的第一个值表示游标的值，如果这个值 为零，说明已经遍历完毕。如果不为零，使用这个值作为 scan 命令的参数进行 下一次遍历。

数组的第二个值又是一个数组，这个数组就是 key 列表。

\*6  
$4  
name  
$6  
laoqian  
$3  
age  
$2  
30  
$3  
sex  
$4  
male  
嵌套  
127.0.0.1:6379> scan 0  
1) “0”  
2) 1) “info”  
2) “books”  
3) “author”  
scan 命令用来扫描服务器包含的所有 key 列表，它是以游标的形式获取，一次 只获取一部分。  
scan 命令返回的是一个嵌套数组。数组的第一个值表示游标的值，如果这个值 为零，说明已经遍历完毕。如果不为零，使用这个值作为 scan 命令的参数进行 下一次遍历。数组的第二个值又是一个数组，这个数组就是 key 列表。

Redis 协议里有大量冗余的回车换行符，但是这不影响它成为互联网技术领域非 常受欢迎的一个文本协议。有很多开源项目使用 RESP 作为它的通讯协议。在技 术领域性能并不总是一切，还有简单性、易理解性和易实现性，这些都需要进行 适当权衡。