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[English version](../en/redis_client.md)
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[redis](http://redis.io/)是最近几年比较火的缓存服务，相比memcached在server端提供了更多的数据结构和操作方法，简化了用户的开发工作。为了使用户更快捷地访问redis并充分利用bthread的并发能力，brpc直接支持redis协议。示例程序：[example/redis_c++](https://github.com/brpc/brpc/tree/master/example/redis_c++/)
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相比使用[hiredis](https://github.com/redis/hiredis)(官方client)的优势有：
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- 线程安全。用户不需要为每个线程建立独立的client。
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- 支持同步、异步、批量同步、批量异步等访问方式，能使用ParallelChannel等组合访问方式。
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- 支持多种[连接方式](client.md#连接方式)。支持超时、backup request、取消、tracing、内置服务等一系列RPC基本福利。
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- 一个进程中的所有brpc client和一个redis-server只有一个连接。多个线程同时访问一个redis-server时更高效（见[性能](#性能)）。无论reply的组成多复杂，内存都会连续成块地分配，并支持短串优化(SSO)进一步提高性能。
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像http一样，brpc保证在最差情况下解析redis reply的时间复杂度也是O(N)，N是reply的字节数，而不是O($N^2$)。当reply是个较大的数组时，这是比较重要的。
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加上[-redis_verbose](#查看发出的请求和收到的回复)后会打印出所有的redis request和response供调试。
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# 访问单台redis
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创建一个访问redis的Channel：
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```c++
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#include <brpc/redis.h>
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#include <brpc/channel.h>
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brpc::ChannelOptions options;
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options.protocol = brpc::PROTOCOL_REDIS;
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brpc::Channel redis_channel;
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if (redis_channel.Init("0.0.0.0:6379", &options) != 0) { // 6379是redis-server的默认端口
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LOG(ERROR) << "Fail to init channel to redis-server";
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return -1;
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}
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...
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```
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执行SET后再INCR：
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```c++
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std::string my_key = "my_key_1";
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int my_number = 1;
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...
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// 执行"SET <my_key> <my_number>"
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brpc::RedisRequest set_request;
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brpc::RedisResponse response;
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brpc::Controller cntl;
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set_request.AddCommand("SET %s %d", my_key.c_str(), my_number);
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redis_channel.CallMethod(NULL, &cntl, &set_request, &response, NULL/*done*/);
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if (cntl.Failed()) {
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LOG(ERROR) << "Fail to access redis-server";
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return -1;
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}
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// 可以通过response.reply(i)访问某个reply
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if (response.reply(0).is_error()) {
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LOG(ERROR) << "Fail to set";
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return -1;
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}
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// 可用多种方式打印reply
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LOG(INFO) << response.reply(0).c_str() // OK
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<< response.reply(0) // OK
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<< response; // OK
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...
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// 执行"INCR <my_key>"
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brpc::RedisRequest incr_request;
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incr_request.AddCommand("INCR %s", my_key.c_str());
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response.Clear();
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cntl.Reset();
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redis_channel.CallMethod(NULL, &cntl, &incr_request, &response, NULL/*done*/);
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if (cntl.Failed()) {
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LOG(ERROR) << "Fail to access redis-server";
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return -1;
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}
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if (response.reply(0).is_error()) {
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LOG(ERROR) << "Fail to incr";
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return -1;
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}
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// 可用多种方式打印结果
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LOG(INFO) << response.reply(0).integer() // 2
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<< response.reply(0) // (integer) 2
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<< response; // (integer) 2
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```
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批量执行incr或decr
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```c++
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brpc::RedisRequest request;
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brpc::RedisResponse response;
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brpc::Controller cntl;
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request.AddCommand("INCR counter1");
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request.AddCommand("DECR counter1");
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request.AddCommand("INCRBY counter1 10");
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request.AddCommand("DECRBY counter1 20");
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redis_channel.CallMethod(NULL, &cntl, &request, &response, NULL/*done*/);
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if (cntl.Failed()) {
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LOG(ERROR) << "Fail to access redis-server";
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return -1;
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}
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CHECK_EQ(4, response.reply_size());
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for (int i = 0; i < 4; ++i) {
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CHECK(response.reply(i).is_integer());
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CHECK_EQ(brpc::REDIS_REPLY_INTEGER, response.reply(i).type());
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}
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CHECK_EQ(1, response.reply(0).integer());
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CHECK_EQ(0, response.reply(1).integer());
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CHECK_EQ(10, response.reply(2).integer());
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CHECK_EQ(-10, response.reply(3).integer());
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```
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# 访问带认证的Redis
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创建一个RedisAuthenticator，并设置到ChannelOptions里即可。
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```c++
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brpc::ChannelOptions options;
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brpc::policy::RedisAuthenticator* auth = new brpc::policy::RedisAuthenticator("my_password");
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options.auth = auth;
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```
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# RedisRequest
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一个[RedisRequest](https://github.com/brpc/brpc/blob/master/src/brpc/redis.h)可包含多个Command，调用AddCommand*增加命令，成功返回true，失败返回false**并会打印调用处的栈**。
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```c++
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bool AddCommand(const char* fmt, ...);
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bool AddCommandV(const char* fmt, va_list args);
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bool AddCommandByComponents(const butil::StringPiece* components, size_t n);
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```
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格式和hiredis基本兼容：即%b对应二进制数据（指针+length)，其他和printf的参数类似。对一些细节做了改进：当某个字段包含空格时，使用单引号或双引号包围起来会被视作一个字段。比如AddCommand("Set 'a key with space' 'a value with space as well'")中的key是a key with space，value是a value with space as well。在hiredis中必须写成redisvCommand(..., "SET %s %s", "a key with space", "a value with space as well");
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AddCommandByComponents类似hiredis中的redisCommandArgv，用户通过数组指定命令中的每一个部分。这个方法对AddCommand和AddCommandV可能发生的转义问题免疫，且效率最高。如果你在使用AddCommand和AddCommandV时出现了“Unmatched quote”，“无效格式”等问题且无法定位，可以试下这个方法。
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如果AddCommand\*失败，后续的AddCommand\*和CallMethod都会失败。一般来说不用判AddCommand*的结果，失败后自然会通过RPC失败体现出来。
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command_size()可获得（成功）加入的命令个数。
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调用Clear()后可重用RedisRequest
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# RedisResponse
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[RedisResponse](https://github.com/brpc/brpc/blob/master/src/brpc/redis.h)可能包含一个或多个[RedisReply](https://github.com/brpc/brpc/blob/master/src/brpc/redis_reply.h)，reply_size()可获得reply的个数，reply(i)可获得第i个reply的引用（从0计数）。注意在hiredis中，如果请求包含了N个command，获取结果也要调用N次redisGetReply。但在brpc中这是不必要的，RedisResponse已经包含了N个reply，通过reply(i)获取就行了。只要RPC成功，response.reply_size()应与request.command_size()相等，除非redis-server有bug，redis-server工作的基本前提就是reply和command按序一一对应。
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每个reply可能是：
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- REDIS_REPLY_NIL：redis中的NULL，代表值不存在。可通过is_nil()判定。
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- REDIS_REPLY_STATUS：在redis文档中称为Simple String。一般是操作的返回状态，比如SET返回的OK。可通过is_string()判定（和string相同），c_str()或data()获得值。
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- REDIS_REPLY_STRING：在redis文档中称为Bulk String。大多数值都是这个类型，包括incr返回的。可通过is_string()判定，c_str()或data()获得值。
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- REDIS_REPLY_ERROR：操作出错时的返回值，包含一段错误信息。可通过is_error()判定，error_message()获得错误信息。
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- REDIS_REPLY_INTEGER：一个64位有符号数。可通过is_integer()判定，integer()获得值。
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- REDIS_REPLY_ARRAY：另一些reply的数组。可通过is_array()判定，size()获得数组大小，[i]获得对应的子reply引用。
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如果response包含三个reply，分别是integer，string和一个长度为2的array。那么可以分别这么获得值：response.reply(0).integer()，response.reply(1).c_str(), repsonse.reply(2)[0]和repsonse.reply(2)[1]。如果类型对不上，调用处的栈会被打印出来，并返回一个undefined的值。
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response中的所有reply的ownership属于response。当response析构时，reply也析构了。
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调用Clear()后RedisResponse可以重用。
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# 访问redis集群
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建立一个使用一致性哈希负载均衡算法(c_md5或c_murmurhash)的channel就能访问挂载在对应命名服务下的redis集群了。注意每个RedisRequest应只包含一个操作或确保所有的操作是同一个key。如果request包含了多个操作，在当前实现下这些操作总会送向同一个server，假如对应的key分布在多个server上，那么结果就不对了，这个情况下你必须把一个request分开为多个，每个包含一个操作。
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或者你可以沿用常见的[twemproxy](https://github.com/twitter/twemproxy)方案。这个方案虽然需要额外部署proxy，还增加了延时，但client端仍可以像访问单点一样的访问它。
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# 查看发出的请求和收到的回复
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打开[-redis_verbose](http://brpc.baidu.com:8765/flags/redis_verbose)即看到所有的redis request和response，注意这应该只用于线下调试，而不是线上程序。
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打开[-redis_verbose_crlf2space](http://brpc.baidu.com:8765/flags/redis_verbose_crlf2space)可让打印内容中的CRLF (\r\n)变为空格，方便阅读。
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| Name | Value | Description | Defined At |
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| ------------------------ | ----- | ---------------------------------------- | ---------------------------------- |
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| redis_verbose | false | [DEBUG] Print EVERY redis request/response | src/brpc/policy/redis_protocol.cpp |
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| redis_verbose_crlf2space | false | [DEBUG] Show \r\n as a space | src/brpc/redis.cpp |
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# 性能
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redis版本：2.6.14
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分别使用1，50，200个bthread同步压测同机redis-server，延时单位均为微秒。
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```
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$ ./client -use_bthread -thread_num 1
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TRACE: 02-13 19:42:04: * 0 client.cpp:180] Accessing redis server at qps=18668 latency=50
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TRACE: 02-13 19:42:05: * 0 client.cpp:180] Accessing redis server at qps=17043 latency=52
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TRACE: 02-13 19:42:06: * 0 client.cpp:180] Accessing redis server at qps=16520 latency=54
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$ ./client -use_bthread -thread_num 50
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TRACE: 02-13 19:42:54: * 0 client.cpp:180] Accessing redis server at qps=301212 latency=164
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TRACE: 02-13 19:42:55: * 0 client.cpp:180] Accessing redis server at qps=301203 latency=164
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TRACE: 02-13 19:42:56: * 0 client.cpp:180] Accessing redis server at qps=302158 latency=164
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$ ./client -use_bthread -thread_num 200
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TRACE: 02-13 19:43:48: * 0 client.cpp:180] Accessing redis server at qps=411669 latency=483
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TRACE: 02-13 19:43:49: * 0 client.cpp:180] Accessing redis server at qps=411679 latency=483
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TRACE: 02-13 19:43:50: * 0 client.cpp:180] Accessing redis server at qps=412583 latency=482
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```
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200个线程后qps基本到极限了。这里的极限qps比hiredis高很多，原因在于brpc默认以单链接访问redis-server，多个线程在写出时会[以wait-free的方式合并](io.md#发消息)，从而让redis-server就像被批量访问一样，每次都能从那个连接中读出一批请求，从而获得远高于非批量时的qps。下面通过连接池访问redis-server时qps的大幅回落是另外一个证明。
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分别使用1，50，200个bthread一次发送10个同步压测同机redis-server，延时单位均为微秒。
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$ ./client -use_bthread -thread_num 1 -batch 10
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TRACE: 02-13 19:46:45: * 0 client.cpp:180] Accessing redis server at qps=15880 latency=59
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TRACE: 02-13 19:46:46: * 0 client.cpp:180] Accessing redis server at qps=16945 latency=57
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TRACE: 02-13 19:46:47: * 0 client.cpp:180] Accessing redis server at qps=16728 latency=57
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$ ./client -use_bthread -thread_num 50 -batch 10
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TRACE: 02-13 19:47:14: * 0 client.cpp:180] Accessing redis server at qps=38082 latency=1307
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TRACE: 02-13 19:47:15: * 0 client.cpp:180] Accessing redis server at qps=38267 latency=1304
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TRACE: 02-13 19:47:16: * 0 client.cpp:180] Accessing redis server at qps=38070 latency=1305
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PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
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16878 gejun 20 0 48136 2436 1004 R 93.8 0.0 12:48.56 redis-server // thread_num=50
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$ ./client -use_bthread -thread_num 200 -batch 10
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TRACE: 02-13 19:49:09: * 0 client.cpp:180] Accessing redis server at qps=29053 latency=6875
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TRACE: 02-13 19:49:10: * 0 client.cpp:180] Accessing redis server at qps=29163 latency=6855
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TRACE: 02-13 19:49:11: * 0 client.cpp:180] Accessing redis server at qps=29271 latency=6838
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PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
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16878 gejun 20 0 48136 2508 1004 R 99.9 0.0 13:36.59 redis-server // thread_num=200
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```
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注意redis-server实际处理的qps要乘10。乘10后也差不多在40万左右。另外在thread_num为50或200时，redis-server的CPU已打满。注意redis-server是[单线程reactor](threading_overview.md#单线程reactor)，一个核心打满就意味server到极限了。
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使用50个bthread通过连接池方式同步压测同机redis-server。
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```
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$ ./client -use_bthread -connection_type pooled
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TRACE: 02-13 18:07:40: * 0 client.cpp:180] Accessing redis server at qps=75986 latency=654
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TRACE: 02-13 18:07:41: * 0 client.cpp:180] Accessing redis server at qps=75562 latency=655
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TRACE: 02-13 18:07:42: * 0 client.cpp:180] Accessing redis server at qps=75238 latency=657
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PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
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16878 gejun 20 0 48136 2520 1004 R 99.9 0.0 9:52.33 redis-server
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```
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可以看到qps相比单链接时有大幅回落，同时redis-server的CPU打满了。原因在于redis-server每次只能从一个连接中读到一个请求，IO开销大幅增加。这也是单个hiredis client的极限性能。
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# Command Line Interface
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[example/redis_c++/redis_cli](https://github.com/brpc/brpc/blob/master/example/redis_c%2B%2B/redis_cli.cpp)是一个类似于官方CLI的命令行工具，以展示brpc对redis协议的处理能力。当使用brpc访问redis-server出现不符合预期的行为时，也可以使用这个CLI进行交互式的调试。
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和官方CLI类似，`redis_cli <command>`也可以直接运行命令，-server参数可以指定redis-server的地址。
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```
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$ ./redis_cli
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__ _ __
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/_.___/\__,_/_/\__,_/\__,_/ /_/ / .___/\___/
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/_/
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This command-line tool mimics the look-n-feel of official redis-cli, as a
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demostration of brpc's capability of talking to redis server. The
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output and behavior is not exactly same with the official one.
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redis 127.0.0.1:6379> mset key1 foo key2 bar key3 17
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OK
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redis 127.0.0.1:6379> mget key1 key2 key3
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["foo", "bar", "17"]
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redis 127.0.0.1:6379> incrby key3 10
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(integer) 27
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redis 127.0.0.1:6379> client setname brpc-cli
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OK
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redis 127.0.0.1:6379> client getname
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"brpc-cli"
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```
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