一、简介

redis 客户端和服务端之间通信的协议是RESP(REdis Serialization Protocol)。传输层使用TCP。RESP的特点是:

实现容易

解析快

人类可读

二、数据类型 和协议格式

RESP实际上是一个支持以下数据类型的序列化协议:简单字符串(Simple Strings),错误(Errors),整数(Integers),批量字符串(Bulk String)和数组(Arrays)。

RESP在Redis中用作请求 - 响应协议的方式如下:

客户端将命令作为Bulk Strings的RESP数组发送到Redis服务器。

服务器根据命令实现回复一种RESP类型。

在RESP中,某些数据的类型取决于第一个字节:

对于简单字符串,回复的第一个字节是“+”

对于错误,回复的第一个字节是“ - ”

对于整数,回复的第一个字节是“:”

对于批量字符串,回复的第一个字节是“$”

对于数组,回复的第一个字节是“ *”

在RESP中,协议的不同部分始终以“\ r \ n”(CRLF)结束。

三、请求格式

*<number of arguments> CR LF

$<number of bytes of argument 1> CR LF

<argument data> CR LF

...

$<number of bytes of argument N> CR LF

<argument data> CR LF

*<number of arguments> :字符串的个数

$<number of bytes of argument N> :第N个字符串的长度

<argument data> :字符串值

示例:

*3

$3

set

$5

key11

$7

value11

wireshark 抓包数据:

 

四、回复格式

1、简单字符串(Simple Strings)

+OK\r\n

+ 固定开始,\r\n固定结束, 中间即为回复的内容。

2、错误(Errors)

-Error message\r\n

类似简单字符串,但是开头用‘-’表示是错误信息。

Error 称为错误类型,“ - ”之后的第一个单词,直到第一个空格或换行符 ,常见的有ERR、WRONGTYPE、NOSCRIPT等。

message 表示错误信息。

以下是一些redis返回的错误:

-ERR unknown command 'foobar'

-WRONGTYPE Operation against a key holding the wrong kind of value

-NOSCRIPT No matching script. Please use EVAL.

-READONLY You can't write against a read only slave.

-OOM command not allowed when used memory > 'maxmemory'.

-EXECABORT Transaction discarded because of previous errors.

-BUSYKEY Target key name already exists.

3、整数(Integers)

:1000\r\n

像INCR、LLEN、LASTSAVE等命令返回的都是整数表示增量编号、长度、时间。

像EXISTS或SISMEMBER之类类的命令将返回1表示true,0表示false

返回的整数保证在有符号的64位整数范围内。

4、批量字符串(Bulk strings)

$6\r\nfoobar\r\n

Bulk Strings用于表示长度最大为512 MB的单个二进制安全字符串。

批量字符串按以下方式编码:

一个“$”字节后跟组成字符串的字节数(一个前缀长度),由CRLF终止。

实际的字符串数据。

最终的CRLF。 

$0\r\n\r\n

表示空字符串

$-1\r\n

表示NULL

5、数组(Arrays)

RESP数组使用以下格式发送:

一个*字符作为第一个字节,后跟数组中的元素数作为十进制数,后跟CRLF。

Array的每个元素的附加RESP类型。

*0\r\n

表示空数组

*2\r\n$3\r\nfoo\r\n$3\r\nbar\r\n

表示"foo"和"bar" 两个批量字符串数组

*-1\r\n

表示NULL数组

*2\r\n

*3\r\n

:1\r\n

:2\r\n

:3\r\n

*2\r\n

+Foo\r\n

-Bar\r\n

表示一个由两个元素组成的数组,该数组包含三个整数1,2,3以及一个简单字符串和一个错误的数组。

五、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。

通过wireshark抓包来看:

 

 

对比用redis_cli客户端执行ping命令抓包

 

可以看出只是请求格式改变了,应答的格式没有改变。

六、多命令和流水线

客户端可以通过流水线, 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。

七、订阅和发布

SUBSCRIBE、UNSUBSCRIBE  和 PUBLISH三个命令实现了发布与订阅信息泛型(Publish/Subscribe messaging paradigm), 在这个实现中, 发送者(发送信息的客户端)不是将信息直接发送给特定的接收者(接收信息的客户端), 而是将信息发送给频道(channel), 然后由频道将信息转发给所有对这个频道感兴趣的订阅者。

发送者无须知道任何关于订阅者的信息, 而订阅者也无须知道是那个客户端给它发送信息, 它只要关注自己感兴趣的频道即可。

对发布者和订阅者进行解构(decoupling), 可以极大地提高系统的扩展性(scalability), 并得到一个更动态的网络拓扑(network topology)。

比如说, 要订阅频道 foo 和 bar , 客户端可以使用频道名字作为参数来调用 SUBSCRIBE 命令:

redis> SUBSCRIBE foo bar

当有客户端发送信息到这些频道时, Redis 会将传入的信息推送到所有订阅这些频道的客户端里面。

正在订阅频道的客户端不应该发送除 SUBSCRIBE 和 UNSUBSCRIBE 之外的其他命令。 其中, SUBSCRIBE 可以用于订阅更多频道, 而 UNSUBSCRIBE 则可以用于退订已订阅的一个或多个频道。

SUBSCRIBE 和 UNSUBSCRIBE 的执行结果会以信息的形式返回, 客户端可以通过分析所接收信息的第一个元素, 从而判断所收到的内容是一条真正的信息, 还是 SUBSCRIBE 或 UNSUBSCRIBE 命令的操作结果。

频道转发的每条信息都是一条带有三个元素的多条批量回复(multi-bulk reply)。

信息的第一个元素标识了信息的类型:

subscribe : 表示当前客户端成功地订阅了信息第二个元素所指示的频道。 而信息的第三个元素则记录了目前客户端已订阅频道的总数。

unsubscribe : 表示当前客户端成功地退订了信息第二个元素所指示的频道。 信息的第三个元素记录了客户端目前仍在订阅的频道数量。 当客户端订阅的频道数量降为 0 时, 客户端不再订阅任何频道, 它可以像往常一样, 执行任何 Redis 命令。

message : 表示这条信息是由某个客户端执行 PUBLISH 命令所发送的, 真正的信息。 信息的第二个元素是信息来源的频道, 而第三个元素则是信息的内容。

举个例子, 如果客户端执行以下命令:

redis> SUBSCRIBE first second

那么它将收到以下回复:

1) "subscribe"

2) "first"

3) (integer) 1


1) "subscribe"

2) "second"

3) (integer) 2

如果在这时, 另一个客户端执行以下 PUBLISH 命令:

redis> PUBLISH second Hello

那么之前订阅了 second 频道的客户端将收到以下信息:

1) "message"

2) "second"

3) "hello"

当订阅者决定退订所有频道时, 它可以执行一个无参数的 UNSUBSCRIBE 命令:

redis> UNSUBSCRIBE

这个命令将接到以下回复:

1) "unsubscribe"

2) "second"

3) (integer) 1


1) "unsubscribe"

2) "first"

3) (integer) 0