【Redis学习】redis通讯协议

秒速五厘米 2022-06-01 22:46 207阅读 0赞

服务是一个较抽象的概念，意在帮助使用者达到某种需求。那么对于网络服务来说，通常我们可以将其定义为一个运行在操作系统上的程序，使用者通过网络与其进行交互并得到想要的信息。

客户端和服务器通过**TCP连接**来进行数据交互，所以它和其它网络服务一样有一个协议。redis服务器接受命令以及命令的参数。服务器会在接到命令之后对命令进行处理，并将命令的回复传送到客户端。具体在网络层上就是：**Redis在TCP端口6379上监听到来的连接，客户端连接到来时，Redis服务器为此创建一个TCP连接。在客户端与服务器端之间传输的每个Redis命令或者数据都以\\r\\n结尾。**

**redis的通讯协议包括：消息头标识和消息行，消息行里可能还有一个数据块大小的描述。redis是以行来划分的，每行以\\r\\n结束，且每一行都有一个消息头**。

消息体一共分为5种类型：

> （1）\[+\]表示一个正确的状态信息，具体信息是：当前行+后面的字符  
> （2）\[-\]表示一个错误信息，具体信息是：当前行-后面的字符  
> （3）\[*\]表示消息体总共有多少行，不包括当前行，*后面是具体的行数  
> （4）\[\]表示下一行数据长度，不包括换行符\\r\\n的长度，  \] 表 示 下 一 行 数 据 长 度 ， 不 包 括 换 行 符 \\r \\n 的 长 度 ， 后面则是对应长度的数据  
> （5）\[:\]表示返回一个数值，:后面是相应的数字字符

redis命令会返回多种不同类型的回复，通过检查服务器发回数据的第一个字节，可以确定这个回复是什么类型：

> （1）状态回复的第一个字节是\[+\]  
> （2）错误回复的第一个字节是\[-\]  
> （3）整数回复的第一个字节是\[:\]  
> （4）批量回复的第一个字节是\[$\]  
> （5）多条批量回复的第一个字节是\[\*\]

**具体指令和返回：**

**1、SET**

client : SET MYTEST HELLO

设置MYTEST的值为HELLO。  
在redis的通讯协议上会以空格把命令拆分成三行，得到最终的命令如下：

*3\r\n     --消息体总共3行
    $3\r\n     --下一行数据的长度“SET”为3
    SET\r\n
    $6\r\n     --下一行数据的长度“MYTEST”为6
    MYTEST\r\n
    $5\r\n     --下一行数据的长度“HELLO”为5
    HELLO\r\n

server :  
服务端操作成功：+OK\\r\\n  
如果服务端返回错误： -错误信息\\r\\n

2、GET

client : GET MYTEST

产生的通讯指令：

*2\r\n
    $3\r\n
    GET\r\n
    $6\r\n
    MYTEST

server : 如果存在这个key则返回：

$5\r\n
    HELLO\r\n

3、HKEYS

client : HKEYS MYTEST

以上命令是获取对应MYTEST有多少个field成员：

*2\r\n
    $5\r\n
    HKEYS\r\n
    $6\r\n
    MYTEST\r\n

server :  
如果不存在任何字段信息：\*0\\r\\n  
如果存在一个AGE字段信息:

*1\r\n
    $2\r\n
    AGE\r\n

4、HMGET

client :
    HMGET MYTEST AGE

以上命令是获取HENRY的QQ信息。

*3\r\n
    $5\r\n
    HMGET\r\n
    $6\r\n
    MYTEST\r\n
    $3\r\n
    AGE\r\n

server :

如果不存在字段值

*1\r\n
    $-1\r\n

存在字段值

*1\r\n
    $2\r\n
    28\r\n

以上主要列举Redis普遍处理的一些情况，由于指令太多就不一一列举了，如果有需要自己实现Client的朋友可以到Redis官方看相关命令文档。[redis官方文档][redis]

练习小程序：**通过socket和redis server进行通信**

import java.io.InputStream;
    import java.io.OutputStream;
    import java.net.InetSocketAddress;
    import java.net.Socket;
    import java.nio.charset.Charset;
    public class SimpleProtocol {
        
        public static void main(String[] args) throws Exception{
          Socket socket = new Socket();
            socket.setReuseAddress(true);
            //空闲时发送数据包，确认服务端状态
            socket.setKeepAlive(true);
            //关闭Nagle算法，尽快发送
            socket.setTcpNoDelay(true);
            socket.setSoLinger(true, 0);
            //连接server
            socket.connect(new InetSocketAddress("localhost", 6379), 3000);
            //设置读取时超时时间
            socket.setSoTimeout(3000);
            OutputStream os = socket.getOutputStream();
            /**
             * SET 命令
             * 协议: array 3个元素 SET simpleKey simpleValue
             */
            os.write(getBytes("*3\\r\\n$3\\r\\nSET\\r\\n$9\\r\\nsimpleKey\\r\\n$11\\r\\nsimpleValue\\r\\n"));
            os.flush();
            InputStream is = socket.getInputStream();
            /**
             * 解析SET命令的返回结果
             */
            String result = analysisResult(is);
            System.out.println("SET command response : " + result);
            System.out.println();
            /**
             * GET 命令
             * 协议: array 2个元素 GET simpleKey
             */
            os.write(getBytes("*2\\r\\n$3\\r\\nGET\\r\\n$9\\r\\nsimpleKey\\r\\n"));
            os.flush();
            /**
             * 解析GET命令返回结果
             */
            String value = analysisResult(is);
            System.out.println("GET command response : " + value);
            is.close();
            os.close();
            socket.close();
        }
        /**
         * 解析返回结果
         * @param is
         * @return
         * @throws Exception
         */
        private static String analysisResult(InputStream is) throws Exception{
            /**
             * 第一个字节指定返回的数据结构类型
             */
            byte type = (byte)is.read();
            System.out.println("response type is : " + (char)type);
            if(type == '+'){
                //Simple String类型
                return readCRLF(is);
            }else if(type == '$'){
                //Bulk String类型
                int len = readIntCRLF(is);
                System.out.println("$ value len : " + len);
                return readFixedLen(is, len);
            }
            return null;
        }
        /**
         * 读取int值,直到遇到CRLF
         * @param is
         * @return
         * @throws Exception
         */
        private static int readIntCRLF(InputStream is) throws Exception{
            return Integer.parseInt(readCRLF(is));
        }
        /**
         * 读取字符串,直到遇到CRLF
         * @param is
         * @return
         * @throws Exception
         */
        private static String readCRLF(InputStream is) throws Exception{
            byte b = (byte)is.read();
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            //不是最后一个输入字节时
            while(b != -1){
                //判断是否是CR,如果不是加入sb中
                if(b != '\\r'){
                    sb.append((char)b);
                }else{
                    //如果是CR,继续读取一个字节,如果不是LF,报错
                    byte oneMore = (byte)is.read();
                    if(oneMore != '\\n'){
                        throw new RuntimeException("CRLF error!");
                    }else{
                        break;
                    }
                }
                b = (byte)is.read();
            }
            return sb.toString();
        }
        /**
         * 读取固定字节长度的字符串
         * @param is
         * @param len
         * @return
         * @throws Exception
         */
        private static String readFixedLen(InputStream is, int len) throws Exception{
            byte[] bytes = new byte[len];
            for(int i = 0; i < len; i++){
                bytes[i] = (byte)is.read();
            }
            //CR
            is.read();
            //LF
            is.read();
            return new String(bytes, "UTF-8");
        }
        private static byte[] getBytes(String str) throws Exception{
            return str.getBytes(Charset.forName("UTF-8"));
        }
    }

运行结果；

response type is : +
     SET command response : OK
    
     response type is : $
     $ value len : 11
     GET command response : simpleValue

[redis]: http://www.redis.cn/topics/protocol.html