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使用golang實現(xiàn)Redis中間件

(一).RESP協(xié)議解釋

??RESP協(xié)議在Redis1.2被引入,直到Redis2.0才成為和Redis服務器通信的標準。這個協(xié)議需要在你的Redis客戶端實現(xiàn)。RESP 是一個支持多種數(shù)據(jù)類型的序列化協(xié)議:簡單字符串(Simple Strings),錯誤( Errors),整型( Integers), 大容量字符串(Bulk Strings)和數(shù)組(Arrays)。該協(xié)議的優(yōu)點如下:(Reids協(xié)議詳細規(guī)范解釋)
1. 實現(xiàn)起來簡單。
2. 解析速度快。
3. 有可讀性。

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(二).RESP協(xié)議規(guī)范

??在RESP中,數(shù)據(jù)的類型依賴于首字節(jié),第一個字符表示數(shù)據(jù)的類型,緊接著是一個不能包含CR或LF的字符串(不允許換行),最后以"\r\n"(CRLF)表示結束進行分割。

2.1-RESP第一個字節(jié)與數(shù)據(jù)類型的映射關系如下:

類型 響應首字節(jié) 備注
單行字符串(Simple Strings) + 第一個字節(jié)為+
錯誤(Errors) - 第一個字節(jié)為-
整型(Integers) : 第一個字節(jié)為:
多行字符串(Bulk Strings) $ 第一個字節(jié)為$
數(shù)組(Arrays) * 第一個字節(jié)為*

2.2-拆解釋義RESP協(xié)議:

使用Redis-cli編輯如下指令向Redis服務端發(fā)送:

127.0.0.1:6379> set hello world

對發(fā)送的指令分析,實際上Redis-cli會遵循RESP協(xié)議對命令進行拆解編譯后再發(fā)送給Redis服務器端。RESP協(xié)議編譯如下:

*3
$3
set
$5
hello
$5
world

??以上的執(zhí)行語句意思,*3表示執(zhí)行的程序數(shù)組長度總共有3個數(shù)組,第一個數(shù)組組成部分:$3代表復雜字符串有長度為3,值為set,第二個數(shù)組組成部分: $5代表復雜字符串長度為5,值為hello, 第三個數(shù)組組成部分:$5代表復雜字符串長度為5,值為world。

視圖展示:

2.3-RESP協(xié)議驗證:

??在Xshell中選擇TELNET連接redis服務端。輸入以上根據(jù)RESP協(xié)議編寫的指令,獲得+OK返回值,說明set指令請求被服務器端成功解析并且響應。

(三).Go解析RESP協(xié)議實現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)

3.1-開啟IP/prot監(jiān)聽:

??使用Redis1Conn, _ = net.Dial("tcp", "192.168.0.107:6379")發(fā)起TCP連接Redis服務器,listen, err := net.Listen("tcp", "0.0.0.0:")監(jiān)聽本地的端口。

// TCP server端
func main() {
	Redis1Conn, _ = net.Dial("tcp", "192.168.0.107:6379")

	listen, err := net.Listen("tcp", "0.0.0.0:")
	if err != nil {
		fmt.Println("listen failed, err:", err)
		return
	}
	for {
		conn, err := listen.Accept() // 建立連接
		if err != nil {
			fmt.Println("accept failed, err:", err)
			continue
		}
		go process(conn) // 啟動一個goroutine處理連接
	}
}

3.2-處理解析Redis-cli的RESP協(xié)議:

??實現(xiàn)思路,RESP協(xié)議的指令是以"\r\n"(CRLF)表示結束進行分割,則按照"\r\n"(CRLF)分隔符按行讀取TCP流消息。實現(xiàn)函數(shù)如下:

func read(reader *bufio.Reader) []byte {
	line, err := reader.ReadBytes('\n')
	if err != nil {
		errors.New("讀取行錯誤")
	}
	return bytes.TrimRight(line, "\r\n")
}
  1. 首先讀取數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)獲得前綴*的后面數(shù)值cmdArrLen,此值為本次傳送指令數(shù)組的長度。
  2. 接著循環(huán)cmdArrLen次,依次按行解析前綴為$的數(shù)據(jù)流攜帶的值cmdLen。
  3. 獲取指令值cmdData。
// 處理redis-cli發(fā)送的程序
func handlerCliCmd(conn net.Conn) []string {
	var cmd []string
	reader := bufio.NewReader(conn)

	cmdHead := read(reader)

	cmd = append(cmd, string(cmdHead))

	if string(cmdHead[:1]) == "*" {

		cmdArrByteLen := cmdHead[1:] //發(fā)送的命令數(shù)組長度

		cmdArrLen := BytesToInt(cmdArrByteLen)

		for i := 0; i < cmdArrLen; i++ {
			cmdLen := read(reader)
			cmd = append(cmd, string(cmdLen))
			if string(cmdLen[:1]) == "$" {
				cmdData := read(reader)
				cmd = append(cmd, string(cmdData))
			}
		}
	}
	return cmd
}

3.3-轉(zhuǎn)發(fā)Redis-cli客戶端的命令:

??COMMAND為Redis-cli客戶端首次連接的標識,連接成功直接識別發(fā)送"+OK\r\n"成功響應。for _, cmds := range cmd {}按照RESP協(xié)議規(guī)則拼接轉(zhuǎn)發(fā)指令,_, err := Redis1Conn.Write(toRedis)將拼接后的指令轉(zhuǎn)發(fā)給Redis服務器端,Read接收Redis服務端的響應后使用conn.Write(buf[:n2])轉(zhuǎn)發(fā)給客戶端。

// 處理函數(shù)
func process(conn net.Conn) {
	defer func() {
		fmt.Println("連接斷開了\n")
		conn.Close() // 關閉連接
	}()

	for {

		cmd := handlerCliCmd(conn) //處理命令
	
		if cmd[2] == "COMMAND" {
			conn.Write([]byte("+OK\r\n"))
		} else {
			var toRedis []byte
			for _, cmds := range cmd {
				t := cmds + "\r\n"
				toRedis = append(toRedis, []byte(t)...)
			}
			
			_, err := Redis1Conn.Write(toRedis)
			if err != nil {
				fmt.Println(err)
			}
			
			buf := make([]byte, 1024)
			_, err2 := Redis1Conn.Read(buf[:])

			if err2 != nil {
				fmt.Println(err)
			}

			conn.Write(buf[:n2])
		}
	}
}

3.4-驗證程序效果:

  1. Go中間件啟動監(jiān)聽本地端口。
  2. 首先Redis-cli發(fā)送redis-cli -h 192.168.0.105 -p連接請求。
  3. 中間件接收到連接*1 $7 COMMAND連接請求響應。
  4. Redis-cli發(fā)送set指令設置值set test 123。
  5. 中間件接收到指令*3 $3 set $4 test $3 123將請求轉(zhuǎn)發(fā)給Redis服務器。
  6. Redis服務器成功處理返回+OK結果給Go中間件。
  7. Redis-cli客戶端接收到Go中間件轉(zhuǎn)發(fā)的響應結果。

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