1. Redis客户端和服务端通信协议

Redis客户端使用RESP（Redis Serialization Protocol）协议与Redis的服务器端进行通信，底层是基于TCP网络通信。RESP的优点：

实现容易
解析快
人类可读

RESP支持数据类型包括：简单字符串（Simple Strings），错误(Errors)，整数(Integers)，批量字符串（Bulk String）和数组（Arrays）。

简单字符串，回复的第一个字节是“+”
错误，回复的第一个字节是“ - ”
整数，回复的第一个字节是“：”
批量字符串，回复的第一个字节是“$”
数组，回复的第一个字节是“ *”

客户端将命令作为Bulk Strings的RESP数组发送到Redis服务器，服务器根据命令实现回复一种RESP类型。在RESP中，某些数据的类型取决于第一个字节，协议的不同部分始终以“\ r \ n”（CRLF）结束。

*<number of arguments> CR LF
$<number of bytes of argument 1> CR LF
<argument data> CR LF
...
$<number of bytes of argument N> CR LF
<argument data> CR LF

比如：发送命令 set key1 value1,底层抓包得到的二进制请求是：

*3
$3
set
$4
key1
$6
value1

2. redis cluster 集群通信协议Gossip

redis集群采用去中心化设计，通过?Gossip协议保证最终一致性。Gossip 算法又被称为反熵（Anti-Entropy），最早是在 1987 年发表在 ACM 上的论文《Epidemic Algorithms for Replicated Database Maintenance》中被提出，特点是：在一个有界网络中，每个节点都随机地与其它节点通信，经过一番杂乱无章的通信，最终所有节点的状态都会达成一致。

Gossip的特点

扩展性：允许节点的任意增加和减少，新增加的节点的状态最终会与其他节点一致；
容错：任何节点的宕机和重启都不会影响 Gossip 消息的传播，Gossip 协议具有天然的分布式系统容错特性。
去中心化：Gossip协议不要求任何中心节点，所有节点都可以是对等的，任何一个节点无需知道整个网络状况，只要网络是连通的，任意一个节点就可以把消息散播到全网。
一致性收敛：Gossip 协议系统状态的不一致可以在很快的时间内收敛到一致，消息传播速度达到了 logN。
简单性：Gossip 协议的过程极其简单，实现起来几乎没有太多复杂性。

Gossip 的缺陷

消息的延迟：Gossip 协议中，节点只会随机向少数几个节点发送消息，消息最终是通过多个轮次的散播而到达全网的，因此会造成不可避免的消息延迟。不适合用在对实时性要求较高的场景下。
消息冗余：Gossip 协议规定，节点会定期随机选择周围节点发送消息，而收到消息的节点也会重复该步骤，因此不可避免的存在消息重复发送给同一节点，造成了消息的冗余，同时也增加了收到消息的节点的处理压力。冗余通信会对网路带宽、CUP 资源造成很大的负载，而这些负载又受限于通信频率，该频率又影响着算法收敛的速度。

2.1 Redis cluster中gossip通信

Redis Cluster 中的每个Redis master实例监听两个 TCP 端口，6379（默认）用于服务客户端查询，16379（默认服务端口+10000）用于集群内部通信。集群中节点通信方式如下：

每个节点在固定周期内通过特定规则选择几个节点发送 Ping 消息；
接收到 Ping 消息后用Pong 消息作为响应。

Redis cluster中消息的种类：

Meet消息：用于通知新节点加入。消息发送者通知接收者加入到当前集群，Meet 消息通信正常完成后，接收节点会加入到集群中并进行周期性的 Ping、Pong 消息交换；
Ping 消息：集群内交换最频繁的消息，集群内每个节点每秒向多个其它节点发送 Ping 消息，用于检测节点是否在线和交换彼此状态信息。Ping 消息发送封装了自身节点和部分其它节点的状态数据；
Pong 消息：当接收到 Ping、Meet 消息时，作为响应消息回复给发送方确认消息正常通信。Pong 消息内部封装了自身状态数据。节点也可以向集群内广播自身的 Pong 消息来通知整个集群对自身状态进行更新；
Fail 消息：当节点判定集群内另一个节点下线时，会向集群内广播一个 Fail 消息，其他节点接收到 Fail 消息之后把对应节点更新为下线状态。

参考：https://zhuanlan.zhihu.com/p/463455831