websocket历史及使用详解

1、阅前热身

什么是keep-alive

一、keep-alive只是客户端的一种建议

咱们打开百度首页，进一步查看header。

如图，咱们看到请求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，不要当即断开TCP链接（注意是TCP链接，和HTTP没有关系），后面的HTTP Request仍然能够经过这个TCP链接继续传送。

可是！这只是个建议，服务器可能不支持，也可能忽略掉这个建议。也可能由于时间过久而直接断开TCP链接

通俗点解释就是：keep-alive只是通知服务器，您先别挂，一下子可能还有活儿，至于它挂不挂仍是看它心情。

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

二、keep-alive只是http协议中的一部分

keep-alive是http协议中的一部分，也即客户端能够主动的发起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。

2、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(好比网页聊天室消息的即时收发)，这是不可能滴。
可是，我可使用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轮询的原理很是简单，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

可是这样，有没有发现，大大增长了服务端的负载，而且速度还慢。

②：什么是long poll？

long poll和ajax差很少，原理都是采用轮询的方式。只不过long poll是采起的阻塞的方式去轮询。
也即客户端发起一个请求链接，这个链接会阻塞住，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，请参考我以前的文章：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 虽然下降了服务器的负载，可是须要服务器有很高的并发能力才能够。
而目前处理高并发的模型基本都是异步非阻塞的模型(好比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，可是各有缺点，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~

3、websocket来啦

既然ajax轮询、long poll都不怎么样。咱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讯的问题。

注:什么是单工、半双工、全工通讯？
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；
信息可以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，咱们采用swoole创建一个websocket服务器来演示。

一、握手

①客户端向服务端发起链接请求

如图，咱们在请求服务器的时候，发送了这样的request header。

下面咱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创建链接。

②：服务端返回握手应答

如图，咱们看到websocket协议状态码是101.

101表示协议切换成功。

---

咱们查看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= #服务端处理以后的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！

二、数据传输

数据传输须要客户端，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服务器通讯

4、参考文章

Websocket协议之握手链接
WebSocket 是什么原理？为何能够实现持久链接？

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