1.1、客户端与服务端通信

我们知道Redis存在客户端和服务端，那么客户端和服务端是怎么通信的呢？

首先我们要知道Redis是通过Redis协议(RESP)进行通信的，而Redis协议位于TCP协议之上，客户端与服务端保持双工连接。简单来说就是客户端和服务端可以双向通信，客户端收发消息，服务端收发消息。

1.2、什么是双工通信模式？

ping-pong请求响应模式

谈到双工请求之前，需要谈到普通的请求响应模式。客户端发送一个ping请求，服务端回应一个pong响应。客户端收到pong请求后，才会发起第二个ping请求。这个也叫做ping-pong请求响应模式。相当于就是串行的请求，好像加了一把锁似的，让大家排队一个一个进行。

双工请求响应模式

普通的ping-pong需要排队，效率特别低，我们就想同时多发几个请求，并且以最快的速度返回。这时候就使用双工请求，同时发送一批请求，服务端也批量响应。

这种模式是将一批命令打包发给服务端，服务端执行完按照顺序打包返回。大大地提升了性能。这个也叫做pipline管道模式。相当于只发了一次请求，却执行了n命令。

使用Jedis发送pipline请求

public static void main(String[] args) {
    StopWatch stopWatch = new StopWatch();
    stopWatch.start();
    Jedis redis = new Jedis("您的Redis IP地址", 6379);
    // 如果设置了requirepass密码 这里填写密码
//        redis.auth("");
    Pipeline pipe = redis.pipelined();
    for (int i = 0; i < 50000; i++) {
        pipe.set("test:pipeline:" + (i+1), String.valueOf(i+1));
    }
    // 同步发送所有的pipe命令
    pipe.sync();
    stopWatch.stop();
    System.out.println("耗时：" + stopWatch.getTotalTimeSeconds() + "s");
}

运行程序

可以看到redis的pipeline效率是非常高的，如果每个请求一个连接，量级越大，速度会严重下降的。

查看redis

1.3、客户端请求

redis客户端和服务端请求和响应数据是建立在TCP上的，所以报文格式一定会有所约定。

• 客户端和服务端发送的命令或数据一律以\r\n（CRLF）结尾。
• 客户端发送给服务端的参数都是二进制安全(binary safe)的。

我们直接使用telnet连接一下redis-server。

如果windows没有telnet命令

C:\Users\Administrator>telnet
'telnet' 不是内部或外部命令，也不是可运行的程序或批处理文件。

开启telnet命令

1.开始——控制面板——程序和功能
2.启用或关闭Windows功能——勾选“Telnet客户端”或是“Telnet Client”，点击确定
3.点击确定后等待系统做更改，提示Windows已经完成请求的更改表示已经启用成功。
4.启用成功后，重新尝试cmd——telnet IP 端口号命令即可。

使用telnet连接redis

# 连接redis 执行后会进入交互操作页
telnet 162.14.74.11 6379

可以看到 我们输入一个ping，就会返回一个pong。并且pong前 面有一个加号是怎么回事呢？

这就是Reids的格式规范约束之一。以下会列出redis的格式规范。

1.3.1、Redis请求响应格式规范

1. 间隔符号，在Linux下是\r\n，在Windows下是\n
2. 简单字符串 Simple Strings, 以 "+"加号 开头
3. 错误 Errors, 以"-"减号 开头
4. 整数型 Integer， 以 ":" 冒号开头
5. 大字符串类型 Bulk Strings, 以 "#34;美元符号开头，长度限制512M
6. 数组类型 Arrays，以 "*"星号开头

来看一下使用SET命令，Redis的格式是怎样的。首先我们开启设置redis的AOF模式，才能看到对应的命令。

############### APPEND ONLY 持久化方式 ###############
#默认redis使用的是rdb方式持久化，这种方式在许多应用中已经足够用了。但是redis如果中途宕机，会导致可能有几分钟的数据丢失>，#根据save来策略进行持久化，Append Only File是另一种持久化方式，可以提供更好的持久化特性。Redis会把每次写入的数据在接>收后都写入 appendonly.aof 文件，#每次启动时Redis都会先把这个文件的数据读入内存里，先忽略RDB文件。
appendonly yes

#aof文件名
appendfilename "appendonly.aof"

#aof持久化策略的配置
#no表示不执行fsync，由操作系统保证数据同步到磁盘，速度最快。
#always表示每次写入都执行fsync，以保证数据同步到磁盘。
#everysec表示每秒执行一次fsync，可能会导致丢失这1s数据。
appendfsync everysec

修改之后重启redis

# 我使用docker启动的，直接重启容器
docker restart redis

# 如果使用redis命令重启，那就使用redis-server命令

发送命令和响应结果

root@62ddf68b878d:/data# redis-cli    
127.0.0.1:6379> set test_command hello
OK

appendonly.aof中的命令记录

*3
$3
set
$12
test_command
$5
hello

实际收到的响应数据

+OK\r\n

Redis服务端是如何接受请求，处理之后返回给客户端的呢？来看一下Reids的命令处理流程吧！

1.3.2、Redis命令处理流程

Redis命令处理流程-整体

1. Redis服务端启动并监听Socket
2. Redis客户端主动建立连接并发送命令
3. Redis服务端为客户端创建一个Client对象，监听事件等
4. Redis服务端读取Socket数据到缓存区
5. Redis服务端将缓冲区内容解析为命令(判断单条/多条调用响应的处理器)
6. Redis服务端解析成功后调用processCommand方法执行命令
7. Redis服务端将结果写入输出缓冲区
8. Redis客户端从输出缓冲区读取到Socket
9. 最后客户端主动关闭连接

Redis执行命令详情流程

大致分三个部分

1、调用 lookupCommand 方法获得对应的 redisCommand

2、检测当前 Redis 是否可以执行该命令

3、调用 call 方法真正执行命令并返回结果

1.4、服务端响应

1.4.1、协议响应格式

状态回复

对于状态，回复的第一个字节是“+”

错误回复

对于错误，回复的第一个字节是“ - ”

1. -ERR unknown command 'foobar' 
2. -WRONGTYPE Operation against a key holding the wrong kind of value

整数回复

对于整数，回复的第一个字节是“:”

单条批量回复

对于批量字符串，回复的第一个字节是“$”

"$6 foobar"

多条批量回复

对于多条批量回复（数组），回复的第一个字节是“*”

"*3"

1.4.2、协议解析处理

包括协议解析、调用命令、返回结果

协议解析

Redis客户端输入命令后，redis-cli会把命令转换为RESP协议格式发送给服务端，服务端需要解析该协议。

1、解析命令请求参数的数量

命令请求参数数量遵循协议格式"*N\r\n"，N表示命令的参数个数。

set name:1 zhangsan

这个命令就是就是有三个，所以aof文件第一行就是*3\r\n, 来吧看一下

*3
$3
set
$6
name:1
$8
zhangsan

可以看到确实是这样，第一行就是*3\r\n, 只是因为编辑器把\r\n直接显示成为了换行符。

2、循环解析参数

第二行到最后一行就是循环打印了每个参数的长度和对应的值。

循环解析，直到没有$符号，则表示解析完毕了，然后准备去执行命令了。

协议执行

协议执行，其实就是根据参数和对应的参数值，拿到命令，去调用命令，然会返回执行结果。执行过成如上面的命令处理流程图。

1、判断是否是quit命令，如果是，直接返回并关闭客户端

2、校验命令语法，执行lookupCommand查找命令，如果不存在则返回"unknown command"，表示不知道该命令。

3、参数数目校验，参数数目和解析出来的个数要一致，如果不，则返回"wrong number of arguments"

4、校验权限，最大内存，集群，持久化等校验。

5、调用call函数执行命令，并记录命令执行时间和调用次数等，时间太长需要记录慢查询日志。

6、根据协议响应的格式将执行结果回复给客户端

1.5、Redis请求响应小结

其实Redis的请求响应流程还是比较简单的，简单来说就概括为以下四点。

1、Redis客户端发送命令并转换为RESP协议，然后发送给服务端

2、Redis服务端收到请求，解析RESP协议为正常的命令和参数

3、通过一系列的校验，命令，权限，集群等

4、调用call函数执行命令，遵循响应协议将结果返回给客户端。

2、相关文章

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