谈谈Websockt

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历史背景

在谈Websockt之前,先谈谈推送技术。

轮询

它是在特定的的时间间隔(如每1秒),由浏览器对服务器发出HTTP请求,然后由服务器返回最新的数据给客户端的浏览器。这种传统的模式带来很明显的缺点,即浏览器需要不断的向服务器发出请求,然而HTTP请求可能包含较长的头部,其中真正有效的数据可能只是很小的一部分,显然这样会浪费很多的带宽等资源。

Comet

比较新的技术去做轮询,包括 长轮询iframe流 ,这种技术虽然可以双向通信,但依然需要反复发出请求。而且在Comet中,普遍采用的长链接,也会消耗服务器资源。

长轮询

长轮询是在打开一条连接以后保持,等待服务器推送来数据再关闭的方式。

iframe流

iframe流方式是在页面中插入一个隐藏的iframe,利用其src属性在服务器和客户端之间创建一条长链接,服务器向iframe传输数据(通常是HTML,内有负责插入信息的javascript),来实时更新页面。

iframe流方式的优点是浏览器兼容好,Google公司在一些产品中使用了iframe流,如Google Talk。

websockt的诞生

在这种情况下,HTML5定义了WebSocket协议,能更好的节省服务器资源和带宽,并且能够更实时地进行通讯。

协议标识

Websocket使用ws或wss的统一资源标志符,类似于HTTPS,其中wss表示在TLS之上的Websocket。如:

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ws://example.com/wsapi
wss://secure.example.com/

使用端口

Websocket使用和 HTTP 相同的 TCP 端口,可以绕过大多数防火墙的限制。默认情况下,Websocket协议使用80端口;运行在TLS之上时,默认使用443端口。

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ws://example.com:80/some/path    //80端口
wss://example.com:443/some/path //443端口

简介定义

WebSocket是一种在单个TCP连接上进行全双工通信的协议。

WebSocket 协议在2008年诞生,2011年成为国际标准。所有浏览器都已经支持了。在WebSocket API中,浏览器和服务器只需要完成一次握手,两者之间就直接可以创建持久性的连接,并进行双向数据传输。它的最大特点就是,服务器可以主动向客户端推送信息,客户端也可以主动向服务器发送信息,是真正的双向平等对话,属于服务器推送技术的一种。

特点

  • 较少的控制开销。在连接创建后,服务器和客户端之间交换数据时,用于协议控制的数据包头部相对较小。在不包含扩展的情况下,对于服务器到客户端的内容,此头部大小只有2至10字节(和数据包长度有关);对于客户端到服务器的内容,此头部还需要加上额外的4字节的掩码。相对于HTTP请求每次都要携带完整的头部,此项开销显著减少了。
  • 更强的实时性。由于协议是全双工的,所以服务器可以随时主动给客户端下发数据。相对于HTTP请求需要等待客户端发起请求服务端才能响应,延迟明显更少;即使是和Comet等类似的长轮询比较,其也能在短时间内更多次地传递数据。
  • 保持连接状态。与HTTP不同的是,Websocket需要先创建连接,这就使得其成为一种有状态的协议,之后通信时可以省略部分状态信息。而HTTP请求可能需要在每个请求都携带状态信息(如身份认证等)。
  • 上面前3点总结就是 数据格式比较轻量,性能开销小,通信高效。
  • 与 HTTP 协议有着良好的兼容性。默认端口也是80和443,并且握手阶段采用 HTTP 协议,因此握手时不容易屏蔽,能通过各种 HTTP 代理服务器。
  • 可以发送文本,也可以发送二进制数据。
  • 没有同源限制,客户端可以与任意服务器通信。
  • 协议标识符是ws(如果加密,则为wss),服务器网址就是 URL。

握手协议

WebSocket 是独立的、创建在 TCP 上的协议。

Websocket 通过 HTTP/1.1 协议的101状态码进行握手。

为了创建Websocket连接,需要通过浏览器发出请求,之后服务器进行回应,这个过程通常称为“握手”(handshaking)。

一个典型的Websocket握手请求如下:

客户端请求

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GET / HTTP/1.1
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Host: example.com
Origin: http://example.com
Sec-WebSocket-Key: sN9cRrP/n9NdMgdcy2VJFQ==
Sec-WebSocket-Version: 13

服务器回应

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HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: fFBooB7FAkLlXgRSz0BT3v4hq5s=
Sec-WebSocket-Location: ws://example.com/

Connection必须设置Upgrade,表示客户端希望连接升级。
Upgrade字段必须设置Websocket,表示希望升级到Websocket协议。
Sec-WebSocket-Key是随机的字符串,服务器端会用这些数据来构造出一个SHA-1的信息摘要。把“Sec-WebSocket-Key”加上一个特殊字符串“258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11”,然后计算SHA-1摘要,之后进行BASE-64编码,将结果做为“Sec-WebSocket-Accept”头的值,返回给客户端。如此操作,可以尽量避免普通HTTP请求被误认为Websocket协议。
Sec-WebSocket-Version 表示支持的Websocket版本。RFC6455要求使用的版本是13,之前草案的版本均应当弃用。

客户端的简单示例

下面是一个网页脚本的例子,基本上一眼就能明白。

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var ws = new WebSocket("wss://echo.websocket.org");

ws.onopen = function(evt) {
console.log("Connection open ...");
ws.send("Hello WebSockets!");
};

ws.onmessage = function(evt) {
console.log( "Received Message: " + evt.data);
ws.close();
};

ws.onclose = function(evt) {
console.log("Connection closed.");
};

其中 WebSocket 对象作为一个构造函数,用于新建 WebSocket 实例。实例对象的所有属性和方法清单,参见这里

服务端的实现

在服务器方面,网上都有不同对websocket支持的服务器:

php-http://code.google.com/p/phpwebsocket/
jetty-http://jetty.codehaus.org/jetty/(版本7开始支持websocket)[永久失效链接]
netty-http://www.jboss.org/netty
ruby-http://github.com/gimite/web-socket-ruby
Kaazing-https://web.archive.org/web/20100923224709/http://www.kaazing.org/confluence/display/KAAZING/Home
Tomcat-http://tomcat.apache.org/(7.0.27支持websocket,建议用tomcat8,7.0.27中的接口已经过时)
WebLogic-http://www.oracle.com/us/products/middleware/cloud-app-foundation/weblogic/overview/index.html(12.1.2開始支持)[永久失效链接]
node.js-https://github.com/Worlize/WebSocket-Node
node.js-http://socket.io
nginx-http://nginx.com/
mojolicious-http://mojolicio.us/
python-https://github.com/abourget/gevent-socketio
Django-https://github.com/stephenmcd/django-socketio
erlang-https://github.com/ninenines/cowboy.git