WebSocket简介及实现原理

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WebSocket与http的区别和联系

  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。二者关系如下图所示:
在这里插入图片描述
  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。
  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。
  Websocket是基于HTTP协议的,或者说借用了HTTP的协议来完成一部分握手,在握手阶段是一样的。
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long poll 和 ajax轮询 的原理

long poll

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

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:有没有新信息(Request)
服务端:没有(Response)
客户端:有没有新信息(Request)
服务端:没有(Response)
客户端:有没有新信息(Request)
服务端:没有(Response) ---- loop

WebSocket优势

  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。
  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。
所以在这种情况下出现了,Websocket出现了。
  当服务器完成协议升级后(HTTP->Websocket),服务端就可以主动推送信息给客户端啦。

场景再现:
客户端:啦啦啦,我要建立Websocket协议,需要的服务:chat,Websocket协议版本:17(HTTP Request)
服务端:ok,确认,已升级为Websocket协议(HTTP Protocols Switched)
客户端:麻烦你有信息的时候推送给我噢。。
服务端:ok,有的时候会告诉你的。
服务端:balabalabalabala

  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。

WebSocket解决服务器上消耗资源的原理

  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。
  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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