32. 客户端连接与 RESP 协议

Redis 之所以快，除了数据放在内存里，另一个常被忽略的原因是它的网络层设计：用单线程、非阻塞 I/O 多路复用来处理成千上万个客户端连接。本章我们先看清一个客户端从「连上」到「通信」的全过程，再深入它说话用的语言——RESP 协议，最后落到生产中最常被问到的「最多能连多少」「怎么排查连接」这类问题上。

本节目标

• 理解 Redis 接收连接时做了哪几件事，以及「单线程为何能扛高并发」的底层逻辑。
• 看懂 RESP2 的五种基础类型在线路上长什么样，并能识别 RESP3 相比 RESP2 多了什么。
• 掌握 maxclients 的含义、默认值与修改方式，知道连接数上限由操作系统文件描述符决定。
• 熟练使用 CLIENT LIST、CLIENT SETNAME、CLIENT KILL 等命令排查与管控连接。
• 能用 redis-cli 的 -2 / -3 选项在 RESP2 与 RESP3 协议之间切换并观察差异。

连接是怎么建立的

当 Redis 在配置好的 TCP 端口（或启用的 Unix socket）上接受一个新的客户端连接时，会依次做三件事：

1. 把客户端 socket 设为非阻塞模式。因为 Redis 的网络事件处理采用的是非阻塞多路复用模型，所有连接共享同一个事件循环，不会为某个连接单独开线程阻塞等待。
2. 设置 TCP_NODELAY 选项，禁用 Nagle 算法。这样可以避免小数据包被合并导致的发送延迟，保证命令尽快到达对端。
3. 创建一个可读文件事件，一旦 socket 上有新数据可读，事件循环就会把客户端发来的查询收集起来交给命令执行器。

正因为「一个线程 + 事件循环 + 非阻塞 socket」这套组合，Redis 才能用单线程顺序处理海量连接上的命令，而不需要为每个连接分配一个操作系统线程。代价是：单条命令不能执行太久（否则会阻塞整个事件循环），这也是为什么官方反复强调「避免大 key、避免慢查询」。

我们可以通过 INFO clients 实时观察当前连接情况：

127.0.0.1:6379> INFO clients

# Clients
connected_clients:1
cluster_connections:0
maxclients:10000
blocking_clients:0

其中 connected_clients 是当前已建立的客户端数量，maxclients 是允许的最大值（见下文），blocking_clients 是正在执行阻塞式命令（如 BLPOP、XREAD 带 BLOCK）的客户端数。

最大连接数 maxclients

在 redis.conf 里有一个 maxclients 配置项，决定最多允许多少个客户端同时连上来。它的默认值是 10000，但这个值实际上受操作系统允许的最大文件描述符数约束——每个客户端连接都对应一个文件描述符。如果系统的 ulimit 比 maxclients 小，Redis 会按实际可用文件描述符来限制连接数（Redis 启动时会打印相关警告）。

查看当前生效值：

127.0.0.1:6379> CONFIG GET maxclients

1) "maxclients"
2) "10000"

可以在启动时通过命令行参数调整，也可以在配置文件里改：

redis-server --maxclients 100000

客户端管控命令

Redis 提供了一组 CLIENT 子命令，用来观察、命名和切断连接，运维排查时非常有用。

CLIENT LIST —— 看谁连着

127.0.0.1:6379> CLIENT LIST

id=3 addr=127.0.0.1:51820 fd=8 name=worker-a age=42 idle=3 flags=N db=0 sub=0 psub=0 multi=-1 qbuf=0 qbuf-free=0 obl=0 oll=0 omem=0 tot-net-in=1042 tot-net-out=8832 events=r cmd=ping user=default

每一行是一个客户端，字段含义关键的有：addr（客户端地址）、name（连接名）、age（已连接秒数）、idle（空闲秒数）、db（当前选中的库）、cmd（最近一条命令）、omem（输出缓冲区内存，排查「客户端输出缓冲区暴涨」时重点看）。

CLIENT SETNAME / CLIENT GETNAME —— 给连接起名

给当前连接起一个可读的名字，便于在 CLIENT LIST 里区分业务：

127.0.0.1:6379> CLIENT SETNAME order-service
OK
127.0.0.1:6379> CLIENT GETNAME

"order-service"

CLIENT KILL —— 掐掉某个连接

当某个客户端异常占用或需要强制下线时，可以按地址、名称或 ID 杀掉它：

127.0.0.1:6379> CLIENT KILL addr 127.0.0.1:51820
OK

CLIENT PAUSE —— 暂停所有客户端

以毫秒为单位挂起所有客户端，常用于需要在不影响数据一致性的前提下做某些运维操作（如切换、迁移）的场景：

127.0.0.1:6379> CLIENT PAUSE 5000
OK

5000 毫秒内所有客户端请求都会被服务端缓存排队，超时后恢复。

RESP 协议：客户端与服务端说的语言

RESP（REdis Serialization Protocol）是 Redis 客户端与服务端之间通信的协议。它设计目标很简单：对人类可读、解析简单、二进制安全。理解它，有助于你看懂 redis-cli 之外的「底层发生了什么」，也为后续理解客户端库、管道、Pub/Sub 的推送机制打基础。

RESP2 的五种基础类型

RESP2 用「第一个字节」标识类型，每条消息以 \r\n 结尾：

类型	首字节	示例（线路上的字节）	含义
简单字符串	+	+OK\r\n	无二进制内容的成功响应
错误	-	-ERR wrongtype\r\n	错误信息
整数	:	:1000\r\n	整数结果（如 INCR 返回值）
批量字符串	$	$5\r\nhello\r\n	带长度前缀的二进制安全字符串
数组	*	*2\r\n$3\r\nfoo\r\n$3\r\nbar\r\n	有序的元素集合

看一个真实的交互。客户端向服务端发送 GET foo 时，线路上实际发的是：

*2\r\n$3\r\nGET\r\n$3\r\nfoo\r\n

也就是「一个包含两个批量字符串的数组，第一个是 GET，第二个是 foo」。如果 foo 的值是 bar，服务端回复：

$3\r\nbar\r\n

如果是整数命令，比如 INCR counter，回复以 : 开头：

:42\r\n

错误则以 - 开头，后面跟错误类型与消息：

-WRONGTYPE Operation against a key holding the wrong kind of value\r\n

$ 后面的数字表示接下来字符串的字节长度；特殊值 $-1\r\n 表示「空」（nil），比如对一个不存在的 key 执行 GET 时返回的就是这个。

RESP3：更丰富的类型与推送能力

RESP2 只有上面五种类型，很多返回结构（比如哈希、集合）只能用「数组」来近似表示，客户端拿到后还得靠约定去「猜」哪段是字段、哪段是值。从 Redis 6.0 起引入 RESP3，在保持向后兼容的前提下新增了多种类型，到了 Redis 8.x（最新稳定版）已是默认推荐协议。新增的关键类型包括：

• %（Map，映射）：直接表示键值对集合，例如 HGETALL 在 RESP3 下返回的就是带类型的 Map，而不再是扁平数组。
• ~（Set，集合）：表示无序去重集合。
• >（Push，推送）：用于服务端主动推数据，最典型的是 Pub/Sub 的消息——在 RESP3 下订阅消息以 Push 类型送达，不再占用普通回复通道。
• ,（Double，双精度浮点）、#（Boolean 布尔，#t / #f）、_（Null 空）、!（Blob error 二进制错误）、=（Verbatim string 带格式字符串）、(（Big number 大整数）。

你可以用 redis-cli 亲身体验两种协议的区别。默认 redis-cli 使用 RESP3（新版本），如果想强制退回 RESP2，用 -2；强制使用 RESP3 用 -3：

$ redis-cli -2
127.0.0.1:6379> HGETALL user:1

1) "name"
2) "tom"
3) "age"
4) "20"

$ redis-cli -3
127.0.0.1:6379> HGETALL user:1

1# "name" => "tom"
2# "age" => "20"

注意在 RESP3 模式下，HGETALL 的输出预览把「字段 ⇒ 值」的映射关系展示得更清晰，这背后就是 Map 类型在起作用。绝大多数现代客户端库（详见第 33、34 章）已默认协商 RESP3，对应用层透明，你通常无需关心，但理解它有助于排查协议级别的兼容问题。

小结

• Redis 用单线程事件循环 + 非阻塞多路复用处理所有连接，每个连接对应一个文件描述符。
• maxclients 默认 10000，但实际上限受操作系统文件描述符限制；调大前先调系统 ulimit。
• CLIENT LIST/SETNAME/GETNAME/KILL/PAUSE 是排查连接问题、区分业务、紧急下线客户端的核心命令。
• RESP 是 Redis 的通信协议：RESP2 有五种基础类型（+ - : $ *），RESP3 增加了 Map、Set、Push、Double、Boolean 等，使返回结构更精确、Pub/Sub 推送更高效。
• redis-cli 的 -2 / -3 可在两种协议间切换，方便对比观察。

常见误区

• 误以为「单线程」=「只能处理一个连接」。实际上单线程指的是命令执行是串行的，但连接接入、网络读写由事件循环并发处理，所以能同时维持上万连接，瓶颈在单条命令的耗时而非连接数。
• 误以为 maxclients 配多大就能连多少。若系统 nofile 上限更小，Redis 实际能接受的连接数会被系统限制截断。
• 看到 HGETALL 在两种协议下输出格式不同就以为是 bug。这其实是 RESP2（扁平数组）与 RESP3（Map 预览）的正常差异。