Redis序列化协议：RESP
RESP协议
读一下redis的序列化协议，顺便做点记录。
简介
RESP协议即 REdis Serialization Protocol（Redis序列化协议）。
RESP协议在Redis 1.2中引入，在Redis 2.0中成为了与Redis服务器通信的标准方式。这是所有Redis客户端都要遵循的协议，我们甚至可以基于此协议，开发实现自己的Redis客户端。该协议支持以下数据类型：简单字符串，错误类型，整数，批量字符串和数组。
官方文档：Redis serialization protocol specification | Redis
数据类型
简单字符串（Simple strings）
用于表示“非二进制安全”的字符串，开头一个加号（ + ），后续字符串不能包含CR（\r）或者LF（\n），以CRLF（\r\n）结尾，举例：
"+OK\r\n"
简单错误类型（Simple errors）
错误类型和简单字符串类型相似，但以减号（ - ）开头。错误类型包含的字符串就是错误信息，基本格式如下：
"-Error message\r\n"
当服务器出错时才会向发送错误类型的数据，比如客户端要求服务器执行一个不存在的命令。下面是一些错误类型的数据：
-ERR unknown command 'helloworld'
-WRONGTYPE Operation against a key holding the wrong kind of value
整数（Integers）
整数类型的数据以冒号（:）开头，以CRLF（\r\n）结尾。举例：
":1000\r\n"
批量字符串（Bulk strings）
用于表示“二进制安全的字符串”。该类型数据包含两部分，首先是头部信息：美元符号（$）开头，后紧跟字符串长度，以CRLF结尾。紧接着是数据部分，一个任意字符串，并同样以CRLF结尾。最大长度500M。举例：
"$5\r\nhello\r\n"
"$0\r\n\r\n"
批量字符串用长度-1表示空数据（Null Bulk String）：
"$-1\r\n"
数组（Arrays）
数组以星号（*）开头，数组的序列化格式如下：
*<number-of-elements>\r\n<element-1>...<element-n>
第一个字节为星号（*），然后跟随一个无符号十进制数，例如：6、10、999等等。
空数组（长度为0的数组）：
*0\r\n
两个bulk strings组成的数组：
*2\r\n$5\r\nhello\r\n$5\r\nworld\r\n
三个整数组成的数组：
*3\r\n:1\r\n:2\r\n:3\r\n
数组可以包含混合数据类型，以下编码表示四个整数和一个批量字符串组成的数组（为了可读性，原始 RESP 编码被分成多行）：
*5\r\n
:1\r\n
:2\r\n
:3\r\n
:4\r\n
$5\r\n
hello\r\n
所有聚合 RESP 类型都支持嵌套。例如，两个数组的嵌套数组编码如下（为了可读性，原始 RESP 编码被分成多行）：
*2\r\n
*3\r\n
:1\r\n
:2\r\n
:3\r\n
*2\r\n
+Hello\r\n
-World\r\n
空数组（数组类型的空对象）：
*-1\r\n
当Redis回复空数组时，客户端应该返回空对象而不是空数组。这是区分空列表和不同条件（例如 BLPOP 命令的超时条件）所必需的。
数组中的空元素：
数组的单个元素可能是空的批量字符串。这在 Redis 回复中使用，以表明这些元素丢失且不是空字符串。例如，当 SORT 命令与选项一起使用时，如果指定的键丢失，则可能会发生这种情况。
以下是包含 null 元素的数组回复示例：
*3\r\n
$5\r\n
hello\r\n
$-1\r\n
$5\r\n
world\r\n
上面，第二个元素为空。客户端库应该向其调用者返回如下内容：
["hello",nil,"world"]
空值（Nulls）
null 数据类型表示不存在的值。
Nulls 的编码是下划线（ _ ）字符，后面是 CRLF 终止符（）。Null 的原始 RESP 编码：
_\r\n
空批量字符串（Null Bulk String）、空数组（Null Arrays）和空值（Nulls）
由于历史原因，RESP2 采用两个特殊值来表示批量字符串和数组的空值。这种二元性一直是一种冗余，没有为协议本身增加任何语义价值，白白增加了复杂度。RESP3 中引入的 null 类型旨在修复此错误。
布尔值（Booleans）
RESP 布尔值编码如下：
#<t|f>\r\n
井号（ # ）开头，“t” 表示true，“f” 表示false，以CRLF结尾。
双精度浮点数（Doubles）
双精度数编码如下：
,[<+|->]<integral>[.<fractional>][<E|e>[sign]<exponent>]\r\n
逗号开头，CRLF结尾。去掉逗号和CRLF，中间这部分是就是用来表示浮点数的，类似科学计数法，但又不是严格意义的数学上的科学计数法。这种表示方法很常见，你可能在C语言中，或者Python中，又或者一些计算器中见过这种表示方法。
举例：
2^{100} -> 1.3e100
0.33^{-100} -> 0.33e-100
-9.3^{-5.6} -> -9.3e-5.6
你可能会问，{-9.3}^{-100} 怎么表示？不好意思，这是个算式，上面描述的表示方法是用来表示数字的。你需要将负号提到括号外面去，保证它不需要计算就能一眼看出正负。至于这个算式，它到底是正是负，需要计算之后才知道，这种就不行。
回到RESP序列化协议。
数字 1.23 的编码：
,1.23\r\n
由于小数部分是可选的（optional），因此整数值十 (10) 可以被 RESP 编码为整数和双精度：
:10\r\n
,10\r\n
正无穷大、负无穷大和 NaN 值编码如下：
,inf\r\n
,-inf\r\n
,nan\r\n
大数字（Big numbers）
大数字使用以下编码：
([+|-]<number>\r\n
左括号（ ( ）字符作为第一个字节。
举例：
(3492890328409238509324850943850943825024385\r\n
批量错误（Bulk errors）
这种类型将简单错误的目的与批量字符串的表达能力结合起来。
编码：
!<length>\r\n<error>\r\n
感叹号（ !）作为第一个字节，length表示错误消息的长度，以字节为单位。
例如，错误 “SYNTAX invalid syntax” 由以下协议编码表示（为了可读性，原始 RESP 编码被分成多行）：
!21\r\n
SYNTAX invalid syntax\r\n
逐字字符串（Verbatim strings）
此类型类似于批量字符串，此外还提供有关数据编码的提示。
逐字字符串的 RESP 编码如下：
=<length>\r\n<encoding>:<data>\r\n
等号（ = ）作为第一个字节。
举例（为了可读性，原始 RESP 编码被分成多行）：
=15\r\n
txt:Some string\r\n
哈希表（Maps）
编码方式如下：
%<number-of-entries>\r\n<key-1><value-1>...<key-n><value-n>
百分号（ % ）开头，后紧跟键值对数量。键和值都可以是任何 RESP 类型。
例如，以下 JSON 对象：
{
"first": 1,
"second": 2
}
可以像这样在 RESP 中编码（为了可读性，原始 RESP 编码被分成多行）：
%2\r\n
+first\r\n
:1\r\n
+second\r\n
:2\r\n
集合（Sets）
集合有点像数组，但是是无序的，并且应该只包含唯一的元素。
编码方式如下：
~<number-of-elements>\r\n<element-1>...<element-n>
波形符 ( ~ ) 作为第一个字节，后面紧跟元素数量。
推送（Pushes）
推送事件的编码方式与数组类似，仅第一个字节不同：
><number-of-elements>\r\n<element-1>...<element-n>
客户端握手（Client handshake）
新的 RESP 连接应通过调用 HELLO 命令来开始会话。这种做法完成了两件事：
- 它允许服务器向后兼容 RESP2 版本。 Redis 需要这样做，以便更温和地过渡到协议版本 3。
HELLO命令返回有关服务器和客户端可用于不同目标的协议的信息。
HELLO 命令具有以下高级语法：
HELLO <protocol-version> [optional-arguments]
命令的第一个参数是我们想要设置连接的协议版本。默认情况下，连接以 RESP2 模式启动。如果我们指定的连接版本太大并且服务器不支持，它应该回复 -NOPROTO 错误。例子：
Client: HELLO 4
Server: -NOPROTO sorry, this protocol version is not supported.
此时，客户端可以使用较低的协议版本重试。
同样，客户端可以轻松检测到只能使用 RESP2 的服务器：
Client: HELLO 3
Server: -ERR unknown command 'HELLO'
请注意，即使支持该协议的版本， HELLO 命令也可能返回错误、不执行任何操作并保持在 RESP2 模式。例如，当在命令的可选 AUTH 子句中使用无效的身份验证凭据时：
Client: HELLO 3 AUTH default mypassword
Server: -ERR invalid password
(the connection remains in RESP2 mode)
对 HELLO 命令的成功回复是 Map 回复。回复中的信息部分取决于服务器，但某些字段对于所有 RESP3 实现都是必需的：
- server：服务器软件名
- version：服务器的版本。
- proto：RESP 协议支持的最高版本。
在 Redis 的 RESP3 实现中，还会返回以下字段：
- id：连接的标识符（ID）
- mode："standalone", "sentinel" or "cluster"
- role："master" or "replica"
- modules：已加载模块列表，一个类型为Bulk Strings的数组。
向 Redis 服务器发送命令（Sending commands to a Redis server）
典型的交互可能如下所示：
客户端发送命令 LLEN mylist 来获取存储在mylist键中的列表的长度。然后服务器回复一个整数回复，如下例所示（ C: 是客户端， S: 是服务器）。
C: *2\r\n
C: $4\r\n
C: LLEN\r\n
C: $6\r\n
C: mylist\r\n
S: :48293\r\n
像往常一样，为了简单起见，我们用换行符分隔协议的不同部分，但实际的交互是客户端将 *2\r\n$4\r\nLLEN\r\n$6\r\nmylist\r\n 作为一个整体发送。
多命令和流水线（Multiple commands and pipelining）
客户端可以使用同一个连接发出多个命令。支持流水线，因此客户端可以通过单个写入操作发送多个命令。客户端可以跳过读取回复并继续一个接一个地发送命令。所有回复都可以在文末阅读。
有关详细信息，请参阅 管道化。
内联命令（Inline commands）
有时您可能需要向 Redis 服务器发送命令，但只有 telnet 可用。虽然 Redis 协议实现起来很简单，但它对于交互式会话来说并不理想，并且 redis-cli 可能并不总是可用。因此，Redis 也接受内联命令格式的命令。
以下示例演示了使用内联命令进行服务器/客户端交换（服务器聊天以 S: 开头，客户端聊天以 C: 开头）：
C: PING
S: +PONG
这是内联命令的另一个示例，其中服务器返回一个整数：
C: EXISTS somekey
S: :0
