使用golang实现Redis中间件

（一）.RESP协议解释

  RESP协议在Redis1.2被引入，直到Redis2.0才成为和Redis服务器通信的标准。这个协议需要在你的Redis客户端实现。RESP 是一个支持多种数据类型的序列化协议：简单字符串（Simple Strings）,错误（ Errors）,整型（ Integers）, 大容量字符串（Bulk Strings）和数组（Arrays）。该协议的优点如下：（Reids协议详细规范解释）
1. 实现起来简单。
2. 解析速度快。
3. 有可读性。

（二）.RESP协议规范

  在RESP中，数据的类型依赖于首字节，第一个字符表示数据的类型，紧接着是一个不能包含CR或LF的字符串（不允许换行），最后以"\r\n"(CRLF)表示结束进行分割。

2.1-RESP第一个字节与数据类型的映射关系如下：

类型	响应首字节	备注
单行字符串（Simple Strings）	+	第一个字节为+
错误（Errors）	-	第一个字节为-
整型（Integers）	:	第一个字节为:
多行字符串（Bulk Strings）	$	第一个字节为$
数组（Arrays）	*	第一个字节为*

2.2-拆解释义RESP协议：

使用Redis-cli编辑如下指令向Redis服务端发送:

127.0.0.1:6379> set hello world

  对发送的指令分析，实际上Redis-cli会遵循RESP协议对命令进行拆解编译后再发送给Redis服务器端。RESP协议编译如下：

*3
$3
set
$5
hello
$5
world

   以上的执行语句意思，*3表示执行的程序数组长度总共有3个数组，第一个数组组成部分：$3代表复杂字符串有长度为3，值为set，第二个数组组成部分：$5代表复杂字符串长度为5，值为hello， 第三个数组组成部分：$5代表复杂字符串长度为5，值为world。

视图展示：

RESP执行解析

2.3-RESP协议验证：

  在Xshell中选择TELNET连接redis服务端。输入以上根据RESP协议编写的指令，获得+OK返回值，说明set指令请求被服务器端成功解析并且响应。

TELNET连接Redis

（三）.Go解析RESP协议实现转发

3.1-开启IP/prot监听：

  使用Redis1Conn, _ = net.Dial("tcp", "192.168.0.107:6379")发起TCP连接Redis服务器，listen, err := net.Listen("tcp", "0.0.0.0:12345")监听本地的12345端口。

// TCP server端
func main() {
    Redis1Conn, _ = net.Dial("tcp", "192.168.0.107:6379")

    listen, err := net.Listen("tcp", "0.0.0.0:12345")
    if err != nil {
        fmt.Println("listen failed, err:", err)
        return
    }
    for {
        conn, err := listen.Accept() // 建立连接
        if err != nil {
            fmt.Println("accept failed, err:", err)
            continue
        }
        go process(conn) // 启动一个goroutine处理连接
    }
}

3.2-处理解析Redis-cli的RESP协议：

  实现思路，RESP协议的指令是以"\r\n"(CRLF)表示结束进行分割，则按照"\r\n"(CRLF)分隔符按行读取TCP流消息。实现函数如下：

func read(reader *bufio.Reader) []byte {
    line, err := reader.ReadBytes('\n')
    if err != nil {
        errors.New("读取行错误")
    }
    return bytes.TrimRight(line, "\r\n")
}

1. 首先读取数据流数据获得前缀*的后面数值cmdArrLen，此值为本次传送指令数组的长度。
2. 接着循环cmdArrLen次，依次按行解析前缀为$的数据流携带的值cmdLen。
3. 获取指令值cmdData。

// 处理redis-cli发送的程序
func handlerCliCmd(conn net.Conn) []string {
    var cmd []string
    reader := bufio.NewReader(conn)

    cmdHead := read(reader)

    cmd = append(cmd, string(cmdHead))

    if string(cmdHead[:1]) == "*" {

        cmdArrByteLen := cmdHead[1:] //发送的命令数组长度

        cmdArrLen := BytesToInt(cmdArrByteLen)

        for i := 0; i < cmdArrLen; i++ {
            cmdLen := read(reader)
            cmd = append(cmd, string(cmdLen))
            if string(cmdLen[:1]) == "$" {
                cmdData := read(reader)
                cmd = append(cmd, string(cmdData))
            }
        }
    }
    return cmd
}

3.3-转发Redis-cli客户端的命令：

  COMMAND为Redis-cli客户端首次连接的标识，连接成功直接识别发送"+OK\r\n"成功响应。for _, cmds := range cmd {}按照RESP协议规则拼接转发指令，_, err := Redis1Conn.Write(toRedis)将拼接后的指令转发给Redis服务器端，Read接收Redis服务端的响应后使用conn.Write(buf[:n2])转发给客户端。

// 处理函数
func process(conn net.Conn) {
    defer func() {
        fmt.Println("连接断开了\n")
        conn.Close() // 关闭连接
    }()

    for {

        cmd := handlerCliCmd(conn) //处理命令
    
        if cmd[2] == "COMMAND" {
            conn.Write([]byte("+OK\r\n"))
        } else {
            var toRedis []byte
            for _, cmds := range cmd {
                t := cmds + "\r\n"
                toRedis = append(toRedis, []byte(t)...)
            }
            
            _, err := Redis1Conn.Write(toRedis)
            if err != nil {
                fmt.Println(err)
            }
            
            buf := make([]byte, 1024)
            _, err2 := Redis1Conn.Read(buf[:])

            if err2 != nil {
                fmt.Println(err)
            }

            conn.Write(buf[:n2])
        }
    }
}

3.4-验证程序效果：

1. Go中间件启动监听本地12345端口。
2. 首先Redis-cli发送redis-cli -h 192.168.0.105 -p 12345连接请求。
3. 中间件接收到连接*1 $7 COMMAND连接请求响应。
4. Redis-cli发送set指令设置值set test 123。
5. 中间件接收到指令*3 $3 set $4 test $3 123将请求转发给Redis服务器。
6. Redis服务器成功处理返回+OK结果给Go中间件。
7. Redis-cli客户端接收到Go中间件转发的响应结果。

程序验证