用Go实现Redis之三get/set命令实现

写在前面

本篇Godis版本号：v0.0.2

前一篇文章实现了客户端/服务端的交互。这一篇，主要介绍get/set命令的实现。
命令本身比较简单，支撑命令的整个系统基础比较麻烦。本文会介绍get/set操作涉及的组件和模块，并适当简化，最后实现功能。

Redis用C语言写成，C语言自身不支持复杂数据结构，所以Redis中的string、list、set等结构，均是Redis自身实现；而Go版本的Godis，会尽量使用原生数据结构。

---

原理简介

set命令和get命令是Redis中使用频率最高的命令，以set为例，命令“set key value”，将键值对存储到Redis服务端，可以简化为“操作一个远程关联数组”。
当然，相比关联数组，Redis多了如下特性：

1. 多DB，支持数据库切换；
2. 高可用之数据持久化；
3. 高可用之主从复制；
4. 安全、事务、发布订阅等。

本文重点实现数据在内存中的存储及查询，交互协议和持久化会在后续短文实现。

执行流程

流程拆解

从服务端初始化、客户端输入“set alpha 123”命令，到接收到返回结果，经历如下步骤：

1. 实例化server及相关资源，准备连接；
2. 客户端与服务端建立连接，服务端初始化一个client结构体，用来保存当前连接;
3. 将客户端请求的“set alpha 123”字符串，分拆为“set”、“alpha”、“123”三部分；
4. 查找是否支持set命令，并确定参数合法，调set用命令的实现函数SetCommand，更新db数据；
5. 执行结果响应给客户端；

执行流程大致如下：

---

接下来分开说明主要步骤。

1.数据交互

前篇实现的客户端/服务端交互使用的协议是textproto，没有使用Redis自身的统一协议。这一篇，客户端对服务端执行的get、set命令，均以原生文本方式发送给服务端执行。在读者阅读实现代码时，也可以看到最新release版本，与v0.0.1有一处diff是在godis-cli.go文件：

//清除掉回车换行符
//text = strings.Replace(text, "\n", "", -1)

该行被暂时注释掉，也就是在v0.0.2版本，使用“n”作为文本协议分隔符，确定命令的结尾。

如客户端发送"set alpha 123"，服务端接收到的就是如下字节数据：

分别对应ASCII码为：

2.服务端准备

第一篇（https://segmentfault.com/a/11...）提到过服务端需要一个server结构体存储相关信息，在服务端准备好处理请求前，对该结构进行实例化并进行一系列初始化操作：初始化基本配置、分配多db资源、加载磁盘持久化数据、信号监听处理等。
初始化server的代码主要是一些赋值操作和相应结构体初始化：

// 初始化服务端实例
func initServer() {
    godis.Pid = os.Getpid()
    godis.DbNum = 16
    initDb()
    godis.Start = time.Now().UnixNano() / 1000000
    //var getf server.CmdFun

    getCommand := &core.GodisCommand{Name: "get", Proc: core.GetCommand}
    setCommand := &core.GodisCommand{Name: "set", Proc: core.SetCommand}

    godis.Commands = map[string]*core.GodisCommand{
        "get": getCommand,
        "set": setCommand,
    }
}

// 初始化db
func initDb() {
    godis.Db = make([]*core.GodisDb, godis.DbNum)
    for i := 0; i < godis.DbNum; i++ {
        godis.Db[i] = new(core.GodisDb)
        godis.Db[i].Dict = make(map[string]*core.GodisObject, 100)
    }
}

这里简单解释下core.GodisCommand结构。该结构很简单，记录了命令的名字、函数指针和参数校验相关的信息。在执行命令前，校验命令是否存在的过程，需要查找支持的”命令表“。该命令表就是commands，commands由一组core.GodisCommand构成。commands中查不到的命令，则为不支持的命令；而命令参数需要满足哪些条件，由core.GodisCommand结构的其他字段记录。

3.服务端接收

当服务端准备就绪，开始接受请求。
请求到来，server会实例化一个client结构体，保存当前连接。该client结构体也在前篇有介绍，主要用来存储当前连接的db等信息。

// CreateClient 连接建立 创建client记录当前连接
func (s *Server) CreateClient(conn net.Conn) (c *Client) {
    c = new(Client)
    c.Db = s.Db[0]
    c.Argv = make([]*GodisObject, 5)
    c.QueryBuf = ""
    return c
}

4.执行命令

将请求的命令分解，校验无误后，调用响应函数执行。注意，只在当前client结构指向的db中执行插入、查询、更新等操作。如果需要操作其他db，执行"select"命令便将当前client指向的db指针指向select后的位置。
执行完成后，将结果写入到client结构的Buf字段。

下面的handle函数包括了client的创建、数据接收、执行和返回。

// 处理请求
func handle(conn net.Conn) {
    c := godis.CreateClient(conn)
    for {
        err := c.ReadQueryFromClient(conn)

        if err != nil {
            log.Println("readQueryFromClient err", err)
            return
        }
        c.ProcessInputBuffer()
        godis.ProcessCommand(c)
        responseConn(conn, c)
    }
}
// ProcessCommand 执行命令
func (s *Server) ProcessCommand(c *Client) {
    v := c.Argv[0].Ptr
    name, ok := v.(string)
    if !ok {
        log.Println("error cmd")
        os.Exit(1)
    }
    cmd := lookupCommand(name, s)
    if cmd != nil {
        c.Cmd = cmd
        call(c, s)
    } else {
        addReply(c, CreateObject(ObjectTypeString, fmt.Sprintf("(error) ERR unknown command '%s'", name)))
    }
}

ProcessCommand函数先从命令表中查找命令，如果存在，调用该命令的实现，并将结果写入client.Buf字段。

5.响应请求

将client.Buf内容，返回给请求方，完成。
最后将执行结果返回给请求方。

// 响应返回给客户端
func responseConn(conn net.Conn, c *core.Client) {
    conn.Write([]byte(c.Buf))
}

测试

分别编译服务端和命令行客户端：
go build godis-server.go
go build godis-server.go

启动 ./godis-server

1.非法命令：



2.set/get命令：

服务端启动：

cli请求：

本篇问题

1. 文本协议的格式分隔符没有处理好，在服务端又是使用的conn.Read(buff)，读入的数据与buff额外的缓冲区混在一起。而print字符串又屏蔽了有效字符串后全零的问题（print调试最好输出原始数据）。

下集预告

1. 实现Redis统一协议