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18 Redis协议的请求和响应有哪些“套路”可循？
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你好，我是你的缓存课老师陈波，欢迎进入第 18 课时“Redis 协议分析”的学习，本课时主要学习Redis的设计原则、三种响应模式、2种请求格式、5种响应格式。
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Redis 协议
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Redis 支持 8 种核心数据结构，每种数据结构都有一系列的操作指令，除此之外，Redis 还有事务、集群、发布订阅、脚本等一系列相关的指令。为了方便以一种统一的风格和原则来设计和使用这些指令，Redis 设计了 RESP，即 Redis Serialization Protocol，中文意思是 Redis 序列化协议。RESP 是二进制安全协议，可以供 Redis 或其他任何 Client-Server 使用。在 Redis 内部，还会基于 RESP 进一步扩展细节。
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设计原则
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Redis 序列化协议的设计原则有三个：
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第一是实现简单；
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第二是可快速解析；
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第三是便于阅读。
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Redis 协议的请求响应模型有三种，除了 2 种特殊模式，其他基本都是 ping-pong 模式，即 client 发送一个请求，server 回复一个响应，一问一答的访问模式。
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2 种特殊模式：
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pipeline 模式，即 client 一次连续发送多个请求，然后等待 server 响应，server 处理完请求后，把响应返回给 client。
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pub/sub 模式。即发布订阅模式，client 通过 subscribe 订阅一个 channel，然后 client 进入订阅状态，静静等待。当有消息产生时，server 会持续自动推送消息给 client，不需要 client 的额外请求。而且客户端在进入订阅状态后，只可接受订阅相关的命令如 SUBSCRIBE、PSUBSCRIBE、UNSUBSCRIBE 和 PUNSUBSCRIBE，除了这些命令，其他命令一律失效。
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Redis 协议的请求和响应也是有固定套路的。
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对于请求指令，格式有 2 种类型。
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当你没有 redis-client，但希望可以用通用工具 telnet，直接与 Redis 交互时，Redis 协议虽然简单易于阅读，但在交互式会话中使用，并不容易拼写，此时可以用第一种格式，即 inline cmd 内联命令格式。使用 inline cmd 内联格式，只需要用空格分隔请求指令及参数，简单快速，一个简单的例子如 mget key1 key2\r\n。
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第二种格式是 Array 数组格式类型。请求指令用的数组类型，与 Redis 响应的数组类型相同，后面在介绍响应格式类型时会详细介绍。
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响应格式
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Redis 协议的响应格式有 5 种，分别是：
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simple strings 简单字符串类型，以 + 开头，后面跟字符串，以 CRLF（即 \r\n）结尾。这种类型不是二进制安全类型，字符串中不能包含 \r 或者 \n。比如许多响应回复以 OK 作为操作成功的标志，协议内容就是 +OK\r\n 。
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Redis 协议将错误作为一种专门的类型，格式同简单字符串类型，唯一不同的是以 -（减号）开头。Redis 内部实现对 Redis 协议做了进一步规范，减号后面一般先跟 ERR 或者 WRONGTYPE，然后再跟其他简单字符串，最后以 CRLF（回车换行）结束。这里给了两个示例，client 在解析响应时，一旦发现 - 开头，就知道收到 Error 响应。
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Integer 整数类型。整数类型以 ：开头，后面跟字符串表示的数字，最后以回车换行结尾。Redis 中许多命令都返回整数，但整数的含义要由具体命令来确定。比如，对于 incr 指令，：后的整数表示变更后的数值；对于 llen 表示 list 列表的长度，对于 exists 指令，1 表示 key 存在，0 表示 key 不存在。这里给个例子，：后面跟了个 1000，然后回车换行结束。
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bulk strings 字符串块类型。字符串块分头部和真正字符串内容两部分。字符串块类型的头部， 为 \( 开头，随后跟真正字符串内容的字节长度，然后以 CRLF 结尾。字符串块的头部之后，跟随真正的字符串内容，最后以 CRLF 结束字符串块。字符串块用于表示二进制安全的字符串，最大长度可以支持 512MB。一个常规的例子，“\)6\r\nfoobar\r\n”，对于空字串，可以表示为 “\(0\r\n\r\n”，NULL字串： “\)-1\r\n”。
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Arrays 数组类型，如果一个命令需要返回多条数据就需要用数组格式类型，另外，前面提到 client 的请求命令也是主要采用这种格式。
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Arrays 数组类型，以 * 开头，随后跟一个数组长度 N，然后以回车换行结尾；然后后面跟随 N 个数组元素，每个数组元素的类型，可以是 Redis 协议中除内联格式外的任何一种类型。
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比如一个字符串块的数组实例，*2\r\n\(3\r\nget\r\n\)3\r\nkey\r\n。整数数组实例：”*3\r\n:1\r\n:2\r\n:3\r\n”，混合数组实例：”*3\r\n :1\r\n-Bar\r\n$6\r\n foobar\r\n”，空数组：”0\r\n”，NULL数组：”-1\r\n”。
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协议分类
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Redis 协议主要分为 16 种，其中 8 种协议对应前面我们讲到的 8 种数据类型，你选择了使用什么数据类型，就使用对应的响应操作指令即可。剩下 8 种协议如下所示。
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pub-sub 发布订阅协议，client 可以订阅 channel，持续等待 server 推送消息。
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事务协议，事务协议可以用 multi 和 exec 封装一些列指令，来一次性执行。
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脚本协议，关键指令是 eval、evalsha 和 script等。
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连接协议，主要包括权限控制，切换 DB，关闭连接等。
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复制协议，包括 slaveof、role、psync 等。
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配置协议，config set/get 等，可以在线修改/获取配置。
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调试统计协议，如 slowlog，monitor，info 等。
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其他内部命令，如 migrate，dump，restore 等。
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Redis client 的使用及改进
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由于 Redis 使用广泛，几乎所有主流语言都有对 Redis 开发了对应的 client。以 Java 语言为例，广泛使用的有 Jedis、Redisson 等。对于 Jedis client，它的优势是轻量，简洁，便于集成和改造，它支持连接池，提供指令维度的操作，几乎支持 Redis 的所有指令，但它不支持读写分离。Redisson 基于 Netty 实现，非阻塞 IO，性能较高，而且支持异步请求和连接池，还支持读写分离、读负载均衡，它内建了 tomcat Session ，支持 spring session 集成，但 redisson 实现相对复杂。
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在新项目启动时，如果只是简单的 Redis 访问业务场景，可以直接用 Jedis，甚至可以简单封装 Jedis，实现 master-slave 的读写分离方案。如果想直接使用读写分离，想集成 spring session 等这些高级特性，也可以采用 redisson。
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Redis client 在使用中，需要根据业务及运维的需要，进行相关改进。在 client 访问异常时，可以增加重试策略，在访问某个 slave 异常时，需要重试其他 slave 节点。需要增加对 Redis 主从切换、slave 扩展的支持，比如采用守护线程定期扫描 master、slave 域名，发现 IP 变更，及时切换连接。对于多个 slave 的访问，还需要增加负载均衡策略。最后，Redis client 还可以与配置中心、Redis 集群管理平台整合，从而实时感知及协调 Redis 服务的访问。
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至此，本节课的内容就讲完了。
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在这几节课中，你首先学习了 Redis 的特性及基本原理，初步了解了 Redis 的数据类型、主进程/子进程、BIO 线程、持久化、复制、集群等；这些内容会在后续逐一深入学习。
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然后，详细学习了 Redis 的数据类型，了解了字符串、列表、集合、有序集合、哈希、位图、GEO 地理位置、HyperLogLog 基数统计，这 8 种核心数据类型的功能、特点、主要操作指令及应用场景。
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接下来，你还熟悉了 Redis 协议，包括 Redis 协议的设计原则、三种响应模型，2 种请求格式和 5 种响应格式。
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最后，以 Java 语言为例，你还了解了 Redis client 的对比、选择及改进。
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你可以参考这个思维导图，对这些知识点进行回顾和梳理。
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