今天看了一些资料，记录一下心得。

websocket是html5引入的一个新特性，传统的web应用是通过http协议来提供支持，如果要实时同步传输数据，需要轮询，效率低下

websocket是类似socket通信，web端连接服务器后，握手成功，一直保持连接，可以理解为长连接，这时服务器就可以主动给客户端发送数据，实现数据的自动更新。

使用websocket需要注意浏览器和当前的版本，不同的浏览器提供的支持不一样，因此设计服务器的时候，需要考虑。

websocket是一个浏览器和服务器通信的新的协议，一般而言，浏览器和服务器通信最常用的是http协议，但是http协议是无状态的，每次浏览器请求信息，服务器返回信息后这个浏览器和服务器通信的信道就被关闭了，这样使得服务器如果想主动给浏览器发送信息变得不可能了，服务器推技术在http时代的解决方案一个是客户端去轮询，或是使用comet技术，而websocket则和一般的socket一样，使得浏览器和服务器建立了一个双工的通道。
具体的websocket协议在rfc6455里面有，这里简要说明一下。websocket通信需要先有个握手的过程，使得协议由http转变为webscoket协议，然后浏览器和服务器就可以利用这个socket来通信了。

首先浏览器发送握手信息，要求协议转变为websocket

GET / HTTP/1.1
Host: example.com
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==
Origin: http://example.com
服务器接收到信息后，取得其中的Sec-WebSocket-Key，将他和一个固定的字符串258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11做拼接，得到的字符串先用sha1做一下转换，再用base64转换一下，就得到了回应的字符串，这样服务器端发送回的消息是这样的

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=
这样握手就完成了，用python来实现这段握手过程的话就是下面这样。

 def handshake(conn):
    key =None
    data = conn.recv(8192)
    if not len(data):
       return False
    for line in data.split('\r\n\r\n')[0].split('\r\n')[1:]:
        k, v = line.split(': ')
        if k =='Sec-WebSocket-Key':
            key =base64.b64encode(hashlib.sha1(v +'258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11').digest())
    if not key:
        conn.close()
        return False
    response ='HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n'\
               'Upgrade: websocket\r\n'\
               'Connection: Upgrade\r\n'\
               'Sec-WebSocket-Accept:'+ key +'\r\n\r\n'
    conn.send(response)
    return True
握手过程完成之后就是信息传输了，websocket的数据信息格式是这样的。

+-+-+-+-+-------+-+-------------+-------------------------------+
 0                   1                   2                   3
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-------+-+-------------+-------------------------------+
|F|R|R|R| opcode|M| Payload len |    Extended payload length    |
|I|S|S|S|  (4)  |A|     (7)     |             (16/64)           |
|N|V|V|V|       |S|             |   (if payload len==126/127)   |
| |1|2|3|       |K|             |                               |
+-+-+-+-+-------+-+-------------+ - - - - - - - - - - - - - - - +
|     Extended payload length continued, if payload len == 127  |
+ - - - - - - - - - - - - - - - +-------------------------------+
|                               | Masking-key, if MASK set to 1 |
+-------------------------------+-------------------------------+
| Masking-key (continued)       |          Payload Data         |
+-------------------------------- - - - - - - - - - - - - - - - +
:                     Payload Data continued ...                :
+ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - +
|                     Payload Data continued ...                |
+---------------------------------------------------------------+
值得注意的是payload len这项，表示数据的长度有多少，如果小于126，那么payload len就是数据的长度，如果是126那么接下来2个字节是数据长度，如果是127表示接下来8个字节是数据长度，然后后面会有四个字节的mask，真实数据要由payload data和mask做异或才能得到，这样就可以得到数据了。发送数据的格式和接受的数据类似，具体细节可以去参考rfc6455，这里就不过多赘述了。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

Websocket-Client 是 Python 上的 Websocket 客户端。它只支持 hybi-13，且所有的 Websocket API 都支持同步。

Installation

This module is tested on Python 2.7 and Python 3.x.

Type "python setup.py install" or "pip install websocket-client" to install.

This module depend on

• six
• backports.ssl_match_hostname for Python 2.x

这里，介绍如何使用 Python 与前端 js 进行通信。

websocket 使用 HTTP 协议完成握手之后，不通过 HTTP 直接进行 websocket 通信。

于是，使用 websocket 大致两个步骤：使用 HTTP 握手，通信。

js 处理 websocket 要使用 ws 模块； Python 处理则使用 socket 模块建立 TCP 连接即可，比一般的 socket ，只多一个握手以及数据处理的步骤。

包格式

js 客户端先向服务器端 python 发送握手包，格式如下：

# _*_ coding:utf-8 _*_
__author__ = 'Patrick'
 
import socket
import threading
import sys
import os
import MySQLdb
import base64
import hashlib
import struct
  
# ====== config ======
HOST = 'localhost'
PORT = 3368
MAGIC_STRING = '258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11'
HANDSHAKE_STRING = "HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n" \
      "Upgrade:websocket\r\n" \
      "Connection: Upgrade\r\n" \
      "Sec-WebSocket-Accept: {1}\r\n" \
      "" \
      "WebSocket-Protocol:chat\r\n\r\n"
  
class Th(threading.Thread):
 def __init__(self, connection,):
  threading.Thread.__init__(self)
  self.con = connection
  
 def run(self):
  while True:
   try:
     pass
  self.con.close()
  
 def recv_data(self, num):
  try:
   all_data = self.con.recv(num)
   if not len(all_data):
    return False
  except:
   return False
  else:
   code_len = ord(all_data[1]) & 127
   if code_len == 126:
    masks = all_data[4:8]
    data = all_data[8:]
   elif code_len == 127:
    masks = all_data[10:14]
    data = all_data[14:]
   else:
    masks = all_data[2:6]
    data = all_data[6:]
   raw_str = ""
   i = 0
   for d in data:
    raw_str += chr(ord(d) ^ ord(masks[i % 4]))
    i += 1
   return raw_str
  
 # send data
 def send_data(self, data):
  if data:
   data = str(data)
  else:
   return False
  token = "\x81"
  length = len(data)
  if length < 126:
   token += struct.pack("B", length)
  elif length <= 0xFFFF:
   token += struct.pack("!BH", 126, length)
  else:
   token += struct.pack("!BQ", 127, length)
  #struct为Python中处理二进制数的模块，二进制流为C，或网络流的形式。
  data = '%s%s' % (token, data)
  self.con.send(data)
  return True
  
  
 # handshake
 def handshake(con):
  headers = {}
  shake = con.recv(1024)
  
  if not len(shake):
   return False
  
  header, data = shake.split('\r\n\r\n', 1)
  for line in header.split('\r\n')[1:]:
   key, val = line.split(': ', 1)
   headers[key] = val
  
  if 'Sec-WebSocket-Key' not in headers:
   print ('This socket is not websocket, client close.')
   con.close()
   return False
  
  sec_key = headers['Sec-WebSocket-Key']
  res_key = base64.b64encode(hashlib.sha1(sec_key + MAGIC_STRING).digest())
  
  str_handshake = HANDSHAKE_STRING.replace('{1}', res_key).replace('{2}', HOST + ':' + str(PORT))
  print str_handshake
  con.send(str_handshake)
  return True
  
def new_service():
 """start a service socket and listen
 when coms a connection, start a new thread to handle it"""
  
 sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 try:
  sock.bind(('localhost', 3368))
  sock.listen(1000)
  #链接队列大小
  print "bind 3368,ready to use"
 except:
  print("Server is already running,quit")
  sys.exit()
  
 while True:
  connection, address = sock.accept()
  #返回元组（socket,add），accept调用时会进入waite状态
  print "Got connection from ", address
  if handshake(connection):
   print "handshake success"
   try:
    t = Th(connection, layout)
    t.start()
    print 'new thread for client ...'
   except:
    print 'start new thread error'
    connection.close()
  
  
if __name__ == '__main__':
 new_service()