websocket历史及使用详解

duan199226 发布于2019-06-27 14:53 / 2181人阅读

摘要：握手客户端向服务端发起连接请求如图，我们在请求服务器的时候，发送了这样的。如图下面解释下字段的含义协议升级成功服务端处理之后的协议版本号协议升级为至此，握手成功下面就尽情的传输数据吧数据传输数据传输需要客户端，没什么好说的了。

一、阅前热身 什么是keep-alive 1、keep-alive只是客户端的一种建议

我们打开百度首页，进一步查看header。

如图，我们看到请求header中有一行：

Connection:keep-alive

keep-alive是通知服务器，在这个HTTP Request/Responset结束后，不要立即断开TCP连接（注意是TCP连接，和HTTP没有关系），后面的HTTP Request仍然可以通过这个TCP连接继续传送。

但是！这只是个建议，服务器可能不支持，也可能忽略掉这个建议。也可能因为时间太久而直接断开TCP连接

通俗点解释就是：keep-alive只是通知服务器，您先别挂，一会儿可能还有活儿，至于它挂不挂还是看它心情。

所以,keep-alive只是客户端建议的一种复用TCP连接的方式，至于服务器支持不支持，就由不得客户端了。

2、keep-alive只是http协议中的一部分

keep-alive是http协议中的一部分，也即客户端可以主动的发起request到服务器，服务器只能被动的response给客户端。

我要想实现服务器主动的push消息给客户端，keep-alive是无能无力的。

二、服务器的消息如何发给客户端

long long ago~ 服务器端要想主动的push消息给客户端(比如网页聊天室消息的即时收发)，这是不可能滴。
但是，我可以使用ajax轮询、long poll 技术造一个服务端给客户端主动push消息的假象。

①：什么是ajax轮询？

ajax轮询的原理非常简单，让浏览器隔个几秒就发送一次请求，询问服务器是否有新信息。

场景再现：

客户端：啦啦啦，有没有新信息(Request)
服务端：没有（Response）
客户端：啦啦啦，有没有新信息(Request)
服务端：没有。。（Response）
客户端：啦啦啦，有没有新信息(Request)
服务端：你好烦啊，没有啊。。（Response）
客户端：啦啦啦，有没有新消息（Request）
服务端：好啦好啦，有啦给你。（Response）
客户端：啦啦啦，有没有新消息（Request）
服务端：。。。。。没。。。。没。。。没有（Response） ---- loop

但是这样，有没有发现，大大增加了服务端的负载，并且速度还慢。

②：什么是long poll？

long poll和ajax差不多，原理都是采用轮询的方式。只不过long poll是采取的阻塞的方式去轮询。
也即客户端发起一个请求连接，这个连接会阻塞住，直到服务端有了消息，才会response给客户端。

注：阻塞、非阻塞的理解，请参考我之前的文章：nginx、swoole高并发原理初探

场景再现：

客户端：啦啦啦，有没有新信息，没有的话就等有了才返回给我吧（Request）
服务端：额。。 等待到有消息的时候。。来 给你（Response）
客户端：啦啦啦，有没有新信息，没有的话就等有了才返回给我吧（Request） -loop

long pull 虽然降低了服务器的负载，但是需要服务器有很高的并发能力才可以。
而目前处理高并发的模型基本都是异步非阻塞的模型(比如nginx)。

既想阻塞，又想高并发，几乎不可能。

③：总结

ajax轮询、long poll技术虽然都能实现服务端消息的实时通知，但是各有缺点，都不是根本的解决办法。
计算机界急需一种新的技术去处理这些需求~

三、websocket来啦

既然ajax轮询、long poll都不怎么样。我们发明一种新的协议吧！

Websocket协议解决了服务器与客户端全双工通信的问题。

注:什么是单工、半双工、全工通信？
信息只能单向传送为单工；
信息能双向传送但不能同时双向传送称为半双工；
信息能够同时双向传送则称为全双工。

websocket协议解析

wensocket协议包含两部分:一部分是“握手”，一部分是“数据传输”。
为了便于演示，我们采用swoole建立一个websocket服务器来演示。

1、握手

①客户端向服务端发起连接请求

如图，我们在请求服务器的时候，发送了这样的request header。

下面我们就一些比较重要的字段信息进行说明：

Connection:Upgrade #通知服务器协议升级
Upgrade:websocket  #协议升级为websocket协议
Host:0.0.0.0:9501  #升级协议的服务主机:端口地址
Sec-WebSocket-Key:K8o1cNIxO2pR6inTIDBSgg== #传输给服务器的key
Sec-WebSocket-Version:13 #websocket协议版本13

Sec-WebSocket-Key有什么用呢？
客户端将这个key发送给服务器，服务器将这个key进行处理，将处理后的key返回给客户端，客户端根据这个key是否正确来判断是否建立连接。

②：服务端返回握手应答

如图，我们看到websocket协议状态码是101.

101表示协议切换成功。

我们查看websocket的response header。如图：

下面解释下reponse header字段的含义

Connection:Upgrade #协议升级成功
Sec-WebSocket-Accept:GnoYH/ip/ZMh+a5rX5P/YR6e68g= #服务端处理之后的key
Sec-WebSocket-Version:13#websocket 协议版本号
Upgrade:websocket#协议升级为websocket

至此，websocket握手成功！下面就尽情的传输数据吧！

2、数据传输

数据传输需要客户端，没什么好说的了。

Chrome/Firefox/高版本IE/Safari等浏览器内置了JS语言的WebSocket客户端

可以使用一些扩展来实现websocket客户端。如php的swoole、workerman。

注意：非WebSocket客户端不能与WebSocket服务器通信

四、参考文章

Websocket协议之握手连接
WebSocket 是什么原理？为什么可以实现持久连接？

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keithyau 2019-08-02 12:09 评论0 收藏0
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