一文搞懂 Redis 通讯协议 RESP

什么是 RESP

RESP即 REdis Serialization Protocol 的简称，是 Redis 客户端与服务端通讯所使用的协议，传输层使用的是 TPC 协议，相比其他 RPC 通讯协议，RESP 有以下优点：

实现简单
解析高效
可读性好

初识 RESP

我们通过redis-cli客户端执行PING命令，看下 Redis 的返回结果

$ redis-cli -h localhost -p 6379 PING
PONG

不出意料，服务端返回 PONG，证明 Redis 服务正常运行。接着，我们使用Netcat发送PING命令，看看返回的结果有什么不同

$ echo "PING" | nc localhost 6379
+PONG

Netcat是一款网络工具，可以很方便的从 TCP 套接字中发送/读取数据，这里可以与 Redis 进行交互，是因为 RESP 底层使用的也是 TCP 协议。不了解 Netcat 的话，可以看我之前的一篇文章《NetCat 介绍及使用》

可以看到，相比redis-cli ， Netcat执行PING命令的返回结果中，多了一个 + 号，这是为什么呢？

事实上，+PONG 才是 redis-server 返回的真正结果，因为客户端与服务端之间进行数据交互的时候，都要遵循 RESP 协议，RESP 协议规定，在每种数据类型的前面，都要增加一个额外的字节，用于区分不同的数据类型。比如用+表示Simple Strings类型。这也是为什么 Netcat 的返回结果为 +PONG 的原因，+号表示返回结果是一个Simple Strings类型，后面的PONG则是Simple Strings的内容

至于 redis-cli 返回结果 PONG，则是 redis-cli 解析后的结果

RESP 数据类型

在 RESP 中，总共定义了 5 种数据类型，分别是Simple Strings、Errors、Intergers、Bulk Strings和Arrays，第一个字节与数据类型的映射关系如下：

Simple Strings类型，第一个字节为+
Errors类型，第一个字节为-
Integers类型，第一个字节为:
Bulk Strings类型，第一个字节为$
Arrays类型，第一个字节为*

下面分别介绍这几种数据类型

简单字符串 Simple Strings

Simple Strings是 Redis 中比较常见的数据类型，很多的响应用的都是Simple Strings类型，的编码方式如下：

第一个字符为+
紧接着是一个不能包含CR或LF的字符串（不允许换行）
以CRLF结束

Simple Strings能保证在最小开销的情况下传输非二进制安全的字符串，比如很多Redis命令执行成功都要返回OK字符串，该字符串通过Simple Strings编码为5个字节的数据报如下

+OKrn

错误响应 Errors

Errors用于返回异常信息，当 redis 命令执行错误的时候，就会返回Errors类型的响应。Errors的编码方式如下：

第一个字符为-
紧接着是一个不能包含CR或LF的字符串（不允许换行）
以CRLF结束

可以看到，Errors的编码方式和Simple Strings很像，唯一的区别是Errors的第一个字符是-，下面是一个Errors响应的例子

-ERR value is not an integer or out of rangern

整型 Integers

Integers的编码格式如下：

第一个字符为:
紧接着为不能包含CR或LF的数字
以CRLF结尾

在Redis中，当需要返回整型的时候，就是用的Integers进行返回，如INCR、LLEN等命令，比如执行incr a命令，返回如下

:1rn

Bluk Strings

Bluk Strings用于表示二进制安全的字符串，最大能存储 512M 的数据，Bluk Strings的编码格式如下：

第一个字节为$
紧接着一个数字用于表示字符串的字节数（称为prefixed length，也就是前缀长度），前缀长度以CRLF结尾
接着为真实的字符串数据
以CRLF结尾

比如字符串foobar使用Bluk Strings编码为

$3rnfoobarrn

空字符串（对应java中的""）表示为

$0rnrn

特别注意的是，RESP使用长度为-1的Bluk Strings表示不存在的值，即NULL

$-1rn

各客户端在解析的时候，需要转换为对应语言的NULL值，如Ruby中的nil，C中的NULL等

数组 Arrays

当服务端需要返回多个数据给客户端的时候，就是使用Arrays进行返回的，如LRANGE命令返回的就是一个数组。此外，客户端发送给服务端的命令，也都是使用Arrays进行发送的。Arrays的编码格式如下：

第一个字符为*
后面接数组的元素个数，以CRLF结尾
接着为Arrays中每个元素的数据，元素类型为上面介绍的4种数据类型

比如空数组可以表示为

*0rn

包含两个Bluk Strings元素，元素内容分别为foo跟bar的Arrays表示为

*2rn$3rnfoorn$3rnbarrn

Arrays中各个元素的数据类型可以不同，比如包含一个Integer类型跟一个Simple Strings类型的Arrays，表示为

*2rn:1rn+hellorn

客户端发送命令也是使用Arrays进行发送的，下面同样通过nc举例，比如发送SET foo bar命令

$ echo -e '*3rn$3rnsetrn$3rnfoorn$3rnbarrn' | nc localhost 6379
+OK

内联命令

Redis提供了内联命令，方便我们在没有redis-cli的时候，使用telnet等其他工具与redis进行交互

使用telnet与 redis-server 交互

$ telnet localhost 6379
Trying 127.0.0.1...
Connected to localhost.
Escape character is '^]'.
PING
+PONG
SET foo bar
+OK

使用Netcat与 redis-server 进行交互

$ nc localhost 6379
PING
+PONG
SET foo bar
+OK

总结

可以看到，RESP协议设计非常简单，用前缀区分不同的数据类型，相比 JSON/XML，RESP 的数据类型更加紧凑，传输效率更高，这也是 redis 为什么这么快的原因之一

了解RESP，如果你需要写一款 Redis 客户端或者小工具，就知道怎么与 redis 进行交互啦，而且多了解不同系统的协议设计，可以开拓我们的思路，以后遇到需要自己设计协议的时候，可以作为参考

原文始发于微信公众号（huangxy）：一文搞懂 Redis 通讯协议 RESP

文章由极客之音整理，本文链接：https://www.bmabk.com/index.php/post/160054.html