WebSocket 实战之——【WebSocket 原理】

简介: 一、WebSocket是什么? HTML5出的东西(协议),也就是说HTTP协议没有变化,或者说没关系,但HTTP是不支持持久连接的(长连接,循环连接的不算)。         首先HTTP有1.

一、WebSocket是什么?

HTML5出的东西(协议),也就是说HTTP协议没有变化,或者说没关系,但HTTP是不支持持久连接的(长连接,循环连接的不算)。

        首先HTTP有1.1和1.0之说,也就是所谓的keep-alive,把多个HTTP请求合并为一个,但是Websocket其实是一个新协议,跟HTTP协议基本没有关系,只是为了兼容现有浏览器的握手规范而已,也就是说它是HTTP协议上的一种补充可以通过这样一张图理解

<img src="https://yqfile.alicdn.com/img_60c6979d862d43fdb1fd1da2848dbe4b.jpg" data-rawwidth="374" data-rawheight="133" class="content_image" width="374">有交集,但是并不是全部。

    有交集,但是并不是全部。另外Html5是指的一系列新的API,或者说新规范,新技术。Http协议本身只有1.0和1.1,而且跟Html本身没有直接关系。通俗来说,你可以用HTTP协议传输非Html数据,就是这样=。=再简单来说,层级不一样。

二、Websocket是什么样的协议,具体有什么优点

     首先,Websocket是一个持久化的协议,相对于HTTP这种非持久的协议来说。简单的举个例子吧,用目前应用比较广泛的PHP生命周期来解释。HTTP的生命周期通过Request来界定,也就是一个Request 一个Response,那么在HTTP1.0中,这次HTTP请求就结束了。在HTTP1.1中进行了改进,使得有一个keep-alive,也就是说,在一个HTTP连接中,可以发送多个Request,接收多个Response。但是请记住 Request = Response , 在HTTP中永远是这样,也就是说一个request只能有一个response。而且这个response也是被动的,不能主动发起。

三、Websocket的作用

在讲Websocket之前,我就顺带着讲下 long poll 和 ajax轮询 的原理。
【1】首先是 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

【2】long poll 其实原理跟 ajax轮询 差不多,都是采用轮询的方式,不过采取的是阻塞模型(一直打电话,没收到就不挂电话),也就是说,客户端发起连接后,如果没消息,就一直不返回Response给客户端。直到有消息才返回,返回完之后,客户端再次建立连接,周而复始。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

       从上面可以看出其实这两种方式,都是在不断地建立HTTP连接,然后等待服务端处理,可以体现HTTP协议的另外一个特点,被动性。何为被动性呢,其实就是,服务端不能主动联系客户端,只能有客户端发起。简单地说就是,服务器是一个很懒的冰箱(这是个梗)(不会、不能主动发起连接),但是上司有命令,如果有客户来,不管多么累都要好好接待。

        说完这个,我们再来说一说上面的缺陷(原谅我废话这么多吧OAQ)从上面很容易看出来,不管怎么样,上面这两种都是非常消耗资源的。ajax轮询 需要服务器有很快的处理速度和资源。(速度)long poll 需要有很高的并发,也就是说同时接待客户的能力。(场地大小)所以ajax轮询 和long poll 都有可能发生这种情况。

客户端:啦啦啦啦,有新信息么?
服务端:月线正忙,请稍后再试(503 Server Unavailable)
客户端:。。。。好吧,啦啦啦,有新信息么?
服务端:月线正忙,请稍后再试(503 Server Unavailable)

       通过上面这个例子,我们可以看出,这两种方式都不是最好的方式,需要很多资源。一种需要更快的速度,一种需要更多的'电话'。这两种都会导致'电话'的需求越来越高。哦对了,忘记说了HTTP还是一个无状态协议通俗的说就是,服务器因为每天要接待太多客户了,是个健忘鬼,你一挂电话,他就把你的东西全忘光了,把你的东西全丢掉了。你第二次还得再告诉服务器一遍。

         就变成了这样,只需要经过一次HTTP请求,就可以做到源源不断的信息传送了。(在程序设计中,这种设计叫做回调,即:你有信息了再来通知我,而不是我傻乎乎的每次跑来问你)这样的协议解决了上面同步有延迟,而且还非常消耗资源的这种情况。那么为什么他会解决服务器上消耗资源的问题呢?其实我们所用的程序是要经过两层代理的,即HTTP协议在Nginx等服务器的解析下,然后再传送给相应的Handler(PHP等)来处理。简单地说,我们有一个非常快速的接线员(Nginx),他负责把问题转交给相应的客服(Handler)。本身接线员基本上速度是足够的,但是每次都卡在客服(Handler)了,老有客服处理速度太慢。导致客服不够。Websocket就解决了这样一个难题,建立后,可以直接跟接线员建立持久连接,有信息的时候客服想办法通知接线员,然后接线员在统一转交给客户。这样就可以解决客服处理速度过慢的问题了。

       同时,在传统的方式上,要不断的建立,关闭HTTP协议,由于HTTP是非状态性的,每次都要重新传输identity info(鉴别信息),来告诉服务端你是谁。虽然接线员很快速,但是每次都要听这么一堆,效率也会有所下降的,同时还得不断把这些信息转交给客服,不但浪费客服的处理时间,而且还会在网路传输中消耗过多的流量/时间。但是Websocket只需要一次HTTP握手,所以说整个通讯过程是建立在一次连接/状态中,也就避免了HTTP的非状态性,服务端会一直知道你的信息,直到你关闭请求,这样就解决了接线员要反复解析HTTP协议,还要查看identity info的信息。同时由客户主动询问,转换为服务器(推送)有信息的时候就发送(当然客户端还是等主动发送信息过来的。。),没有信息的时候就交给接线员(Nginx),不需要占用本身速度就慢的客服(Handler)了。
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至于怎么在不支持Websocket的客户端上使用Websocket。答案是:不能但是可以通过上面说的 long poll 和 ajax 轮询来 模拟出类似的效果

四、WebSocket 机制

以下简要介绍一下 WebSocket 的原理及运行机制。

WebSocket 是 HTML5 一种新的协议。它实现了浏览器与服务器全双工通信,能更好的节省服务器资源和带宽并达到实时通讯,它建立在 TCP 之上,同 HTTP 一样通过 TCP 来传输数据,但是它和 HTTP 最大不同是:

  • WebSocket 是一种双向通信协议,在建立连接后,WebSocket 服务器和 Browser/Client Agent 都能主动的向对方发送或接收数据,就像 Socket 一样;
  • WebSocket 需要类似 TCP 的客户端和服务器端通过握手连接,连接成功后才能相互通信。

非 WebSocket 模式传统 HTTP 客户端与服务器的交互如下图所示:

图 1. 传统 HTTP 请求响应客户端服务器交互图
图 1. 传统 HTTP 请求响应客户端服务器交互图

使用 WebSocket 模式客户端与服务器的交互如下图:

图 2.WebSocket 请求响应客户端服务器交互图
图 2.WebSocket 请求响应客户端服务器交互图
 
 
 
 
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