用 Go 来了解一下 Redis 通讯协议
大家好，我是煎鱼。
Go、PHP、Java... 都有那么多包来支撑你使用 Redis，那你是否有想过有了服务端，有了客户端，他们俩是怎样通讯，又是基于什么通讯协议做出交互的呢？
今天煎鱼将在这篇文章给你解密，并进行一个实例实践，干中学！
介绍
基于我们的目的，本文主要讲解和实践 Redis 的通讯协议。
Redis 的客户端和服务端是通过 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（这是一条约定）。
协议
在 Redis 中分为请求和回复，而请求协议又分为新版和旧版，新版统一请求协议在 Redis 1.2 版本中引入，最终在 Redis 2.0 版本成为 Redis 服务器通信的标准方式。
本文是基于新版协议来实现功能，不建议使用旧版（1.2 挺老旧了）。针对像是 Redis5 等最新的协议，后面的文章会进一步剖析。
如下是新协议的各种范例：
请求。
回复。
请求协议
Redis 请求协议的格式，示例：
*<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
在该协议下所有发送至 Redis 服务器的参数都是二进制安全（binary safe）的
1、打印示例
*3
$3
SET
$5
mykey
$7
myvalue
2、实际协议值
"*3\r\n$3\r\nSET\r\n$5\r\nmykey\r\n$7\r\nmyvalue\r\n"
这就是 Redis 的请求协议规范，按照范例 1 编写客户端逻辑，最终发送的是范例 3。
相信你已经有大致的概念了，Redis 的协议非常的简洁易懂，这也是好上手的原因之一。
你可以想想协议这么定义的好处在哪？
回复协议
Redis 会根据你请求协议的不同（执行的命令结果也不同），返回多种不同类型的回复。
在这个回复“协议”中，可以通过检查第一个字节，确定这个回复是什么类型，如下：
状态回复（status reply）的第一个字节是 "+"。
错误回复（error reply）的第一个字节是 "-"。
整数回复（integer reply）的第一个字节是 ":"。
批量回复（bulk reply）的第一个字节是 "$"。
多条批量回复（multi bulk reply）的第一个字节是 "*"。
有了回复的头部标识，结尾的 CRLF，你可以大致猜想出回复“协议”是怎么样的，但是实践才能得出真理，只是知道怕是你很快就忘记了。
实践
与 Redis 服务器交互
我们先初始化 Redis 的 TCP Conn 方法，代码如下：
const (
Address = "127.0.0.1:6379"
Network = "tcp"
)
func Conn(network, address string) (net.Conn, error) {
conn, err := net.Dial(network, address)
if err != nil {
return nil, err
}
return conn, nil
}
完整的对 Redis 通讯协议进行阶段性的调用和封装，代码如下：
func main() {
// 读取入参
args := os.Args[1:]
if len(args) <= 0 {
log.Fatalf("Os.Args <= 0")
}
// 获取请求协议
reqCommand := protocol.GetRequest(args)
// 连接 Redis 服务器
redisConn, err := Conn(Network, Address)
if err != nil {
log.Fatalf("Conn err: %v", err)
}
defer redisConn.Close()
// 写入请求内容
_, err = redisConn.Write(reqCommand)
if err != nil {
log.Fatalf("Conn Write err: %v", err)
}
// 读取回复
command := make([]byte, 1024)
n, err := redisConn.Read(command)
if err != nil {
log.Fatalf("Conn Read err: %v", err)
}
// 处理回复
reply, err := protocol.GetReply(command[:n])
if err != nil {
log.Fatalf("protocol.GetReply err: %v", err)
}
// 处理后的回复内容
log.Printf("Reply: %v", reply)
// 原始的回复内容
log.Printf("Command: %v", string(command[:n]))
}
在这里我们完成了整个 Redis 客户端和服务端交互的流程，分别如下：
读取命令行参数：获取执行的 Redis 命令。
获取请求协议参数。
连接 Redis 服务器，获取连接句柄。
将请求协议参数写入连接：发送请求的命令行参数。
从连接中读取返回的数据：读取先前请求的回复数据。
根据回复“协议”内容，处理回复的数据集。
输出处理后的回复内容及原始回复内容。
请求
在前面我们通过对 Redis 的请求协议的分析，可得出它的规律。
因此开始编写他的解析代码，只要先加上标志位，计算参数总数量，再循环合并各个参数的字节数量、值就可以了。
代码如下：
func GetRequest(args []string) []byte {
req := []string{
"*" + strconv.Itoa(len(args)),
}
for _, arg := range args {
req = append(req, "$"+strconv.Itoa(len(arg)))
req = append(req, arg)
}
str := strings.Join(req, "\r\n")
return []byte(str + "\r\n")
}
回复
同样的我们针对回复协议的规律，进行处理。代码如下：
func GetReply(reply []byte) (interface{}, error) {
replyType := reply[0]
switch replyType {
case StatusReply:
return doStatusReply(reply[1:])
case ErrorReply:
return doErrorReply(reply[1:])
case IntegerReply:
return doIntegerReply(reply[1:])
case BulkReply:
return doBulkReply(reply[1:])
case MultiBulkReply:
return doMultiBulkReply(reply[1:])
default:
return nil, nil
}
}
func doStatusReply(reply []byte) (string, error) {
if len(reply) == 3 && reply[1] == 'O' && reply[2] == 'K' {
return OkReply, nil
}
if len(reply) == 5 && reply[1] == 'P' && reply[2] == 'O' && reply[3] == 'N' && reply[4] == 'G' {
return PongReply, nil
}
return string(reply), nil
}
func doErrorReply(reply []byte) (string, error) {
return string(reply), nil
}
func doIntegerReply(reply []byte) (int, error) {
pos := getFlagPos('\r', reply)
result, err := strconv.Atoi(string(reply[:pos]))
if err != nil {
return 0, err
}
return result, nil
}
...
在这里我们对所有回复类型进行了分发，不同的回复标志位对应不同的处理方式，在这里需求注意几项问题，如下：
当请求的值不存在，会将特殊值 -1 用作回复。
服务器发送的所有字符串都由 CRLF 结尾。
多条批量回复是可基于批量回复的，要注意理解。
无内容的多条批量回复是存在的。
最重要的是，对不同回复的规则的把控，能够让你更好的理解 Redis 的请求、回复的交互过程。
小结
写这篇文章的起因，是因为当年在使用 Redis 时，只是用你不知道它是基于什么样的通讯协议来通讯，这样的感觉是十分难受的。为此想要更进一步了解他。
通过本文的讲解，我相信你已经大致了解 Redis 客户端是怎么样和服务端交互，也清楚了其所用的通讯原理，希望能够对你有所帮助！
如果想详细查看代码，可以关注我的公众号（下方），回复【redis】就可以看到啦。
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你好，我是煎鱼。高一折腾过前端，参加过国赛拿了奖，大学搞过 PHP。现在整 Go，在公司负责微服务架构等相关工作推进和研发。
从大学开始靠自己赚生活费和学费，到出版 Go 畅销书《Go 语言编程之旅》，再到获得 GOP（Go 领域最有观点专家）荣誉，点击蓝字查看我的出书之路。
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