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使用golang实现Redis中间件

（一）.RESP协议解释

  RESP协议在Redis1.2被引入，直到Redis2.0才成为和Redis服务器通信的标准。这个协议需要在你的Redis客户端实现。RESP 是一个支持多种数据类型的序列化协议：简单字符串（Simple Strings）,错误（ Errors）,整型（ Integers）, 大容量字符串（Bulk Strings）和数组（Arrays）。该协议的优点如下：（Reids协议详细规范解释）
1. 实现起来简单。
2. 解析速度快。
3. 有可读性。

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（二）.RESP协议规范

  在RESP中，数据的类型依赖于首字节，第一个字符表示数据的类型，紧接着是一个不能包含CR或LF的字符串（不允许换行），最后以"\r\n"(CRLF)表示结束进行分割。

2.1-RESP第一个字节与数据类型的映射关系如下：

类型 响应首字节 备注
单行字符串（Simple Strings） + 第一个字节为+
错误（Errors） - 第一个字节为-
整型（Integers） : 第一个字节为:
多行字符串（Bulk Strings） $ 第一个字节为$
数组（Arrays） * 第一个字节为*

2.2-拆解释义RESP协议：

使用Redis-cli编辑如下指令向Redis服务端发送:

127.0.0.1:6379> set hello world

对发送的指令分析，实际上Redis-cli会遵循RESP协议对命令进行拆解编译后再发送给Redis服务器端。RESP协议编译如下：

*3
$3
set
$5
hello
$5
world

  以上的执行语句意思，*3表示执行的程序数组长度总共有3个数组，第一个数组组成部分：$3代表复杂字符串有长度为3，值为set，第二个数组组成部分： $5代表复杂字符串长度为5，值为hello， 第三个数组组成部分：$5代表复杂字符串长度为5，值为world。

视图展示：

2.3-RESP协议验证：

  在Xshell中选择TELNET连接redis服务端。输入以上根据RESP协议编写的指令，获得+OK返回值，说明set指令请求被服务器端成功解析并且响应。

（三）.Go解析RESP协议实现转发

3.1-开启IP/prot监听：

  使用Redis1Conn, _ = net.Dial("tcp", "192.168.0.107:6379")发起TCP连接Redis服务器，listen, err := net.Listen("tcp", "0.0.0.0:")监听本地的端口。

// 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() // 建立连接
		if err != nil {
			fmt.Println("accept failed, err:", err)
			continue
		}
		go process(conn) // 启动一个goroutine处理连接
	}
}

3.2-处理解析Redis-cli的RESP协议：

  实现思路，RESP协议的指令是以"\r\n"(CRLF)表示结束进行分割，则按照"\r\n"(CRLF)分隔符按行读取TCP流消息。实现函数如下：

func read(reader *bufio.Reader) []byte {
	line, err := reader.ReadBytes('\n')
	if err != nil {
		errors.New("读取行错误")
	}
	return bytes.TrimRight(line, "\r\n")
}
  1. 首先读取数据流数据获得前缀*的后面数值cmdArrLen，此值为本次传送指令数组的长度。
  2. 接着循环cmdArrLen次，依次按行解析前缀为$的数据流携带的值cmdLen。
  3. 获取指令值cmdData。
// 处理redis-cli发送的程序
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:] //发送的命令数组长度

		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-转发Redis-cli客户端的命令：

  COMMAND为Redis-cli客户端首次连接的标识，连接成功直接识别发送"+OK\r\n"成功响应。for _, cmds := range cmd {}按照RESP协议规则拼接转发指令，_, err := Redis1Conn.Write(toRedis)将拼接后的指令转发给Redis服务器端，Read接收Redis服务端的响应后使用conn.Write(buf[:n2])转发给客户端。

// 处理函数
func process(conn net.Conn) {
	defer func() {
		fmt.Println("连接断开了\n")
		conn.Close() // 关闭连接
	}()

	for {

		cmd := handlerCliCmd(conn) //处理命令
	
		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-验证程序效果：

  1. Go中间件启动监听本地端口。
  2. 首先Redis-cli发送redis-cli -h 192.168.0.105 -p连接请求。
  3. 中间件接收到连接*1 $7 COMMAND连接请求响应。
  4. Redis-cli发送set指令设置值set test 123。
  5. 中间件接收到指令*3 $3 set $4 test $3 123将请求转发给Redis服务器。
  6. Redis服务器成功处理返回+OK结果给Go中间件。
  7. Redis-cli客户端接收到Go中间件转发的响应结果。

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