WebSocket实现发布订阅通讯组件深刻实践

时间  2020-06-29 标签 websocket 实现 发布 订阅 通讯 组件 深刻 实践

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1. Websocket简介web

2. WebSocket与 Socket区别：算法

3. WebSocket与http区别：浏览器

4. Boost beast服务器

5. b/s通讯websocket

6. c/s通讯网络

7. 性能异步

1. Websocket简介

WebSocket用于在Web浏览器和服务器之间进行数据传输的一种技术。固然若是非要用它搞定cs通讯，也是能够的。socket

2. WebSocket与 Socket区别：

Socket是传输控制层协议，WebSocket是应用层协议。async

Socket是应用层与TCP/IP协议族通讯的中间软件抽象层，它是一组接口。它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来讲，一组简单的接口就是所有，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。

WebSocket 则不一样，它是一个完整的 应用层协议，包含一套标准的 API，能够把WebSocket想象成HTTP，HTTP和Socket什么关系，WebSocket和Socket就是什么关系。

3. WebSocket与http区别：

都是应用层协议，都是基于TCP的。可是HTTP是单向数据流，客户端向服务端发送请求，服务端响应并返回数据；Websocket链接后能够实现客户端和服务端双向数据传递。

HTTP协议是非持久化的，单向的网络协议，在创建链接后只容许浏览器向服务器发出请求后，服务器才能返回相应的数据。当须要即时通信时，经过轮询在特定的时间间隔（如1s），由浏览器向服务器发送Request请求，而后将最新的数据返回给浏览器。这样的方法最明显的缺点就是须要不断的发送请求，并且一般HTTP request的Header是很是长的，为了传输一个很小的数据 须要付出巨大的代价，是很不合算的，占用了不少的宽带。每一次请求、应答，都浪费了必定流量在相同的头部信息上

然而WebSocket的出现能够弥补这一缺点。在WebSocket中，只须要服务器和浏览器经过HTTP协议进行一个握手的动做，而后单独创建一条TCP的通讯通道进行数据的传送。

4. Boost beast

Beast是boost的一个网络库，经过使用一致的Boost.Asio异步模型提供低级HTTP / 1，WebSocket网络协议和算法，可做为编写可互操做的网络库的基础。

该库设计用于：

  1. 对称性：算法与角色无关；构建客户端和/或服务器。
  2. 易用性： Boost.Asio 用户将当即了解Beast。
  3. 灵活性：用户能够作出重要的决定，例如缓冲区或线程管理。
  4. 性能：构建处理数千个或更多链接的应用程序。
  5. 进一步抽象的基础。组件很是适合在其上进行构建。

该库不是客户端或服务器，可是能够用来构建那些东西。提供了许多示例，包括客户端和服务器，能够用做编写本身的程序的起点。

Beast容许用户使用HTTP / 1和WebSocket建立本身的库，客户端和服务器。由于Beast会处理底层协议细节，因此代码将更容易，更快地实现，理解和维护。HTTP和WebSocket协议驱动了大多数万维网。每一个Web浏览器都实现这些协议以加载网页并容许客户端程序（一般用JavaScript编写）进行交互通讯。C ++得益于这些协议的标准化实现。

5. b/s通讯

browser端：咱们用http://www.websocket-test.com/来充当b端

Server端实现以下：

首先有个WebSocketServer类。用来接收browser发送的指令并反馈发送成功或者失败。代码以下：

typedef boost::function<void(boost::beast::multi_buffer& request, boost::beast::multi_buffer& response)> ResquestCallback;

class WebSocketServer

{

    public：

    WebSocketServer(boost::asio::io_context& io_ctx);

    ~ WebSocketServer()

    public:

    bool Listen(uint16 port);

    bool IsActive() const;

    void Shutdown();

    void SetCallback(RequestCallback callback);



private:

    boost::asio::io_context ctx_;

    RequestCallback callback_;

}

其次有一个WebSocketPublishServer类，用来向订阅的客户端发布数据。

class WebSocketPublishServer

{

public:

    static WebSocketPublishServer* Instance();

public:

    void SetIoContext(std::shared_ptr<boost::asio::io_context> ctx);

    bool Listen(uint16 port);

    bool IsActive() const;

    void Shutdown();

    void publish(const std::string& msg);

    private:

    WebSocketPublishServer ();

    ~ WebSocketPublishServer ()



private:

    std::share_ptr<publisher> publisher_;

    std:shared_ptr<asio::io_context> ioc_

    uint16 port;

}



class subscriber : public std::enable_shared_from_this<subscriber>

{

public:

     explicit subscriber(tcp::socket sockt, std::weak_ptr<publisher> pub): ws_(std::move(socket)), publish(pub)

    {

           is_sending.store(false);

    }

public:

     void run();

     void write(beast::multi_buffer buffer);

private:

     std::weak_ptr<publisher> pub_;

     websocket::stream<tcp::socket> ws_;

     std::atomic<bool> is_sending_;

     boost::mutex cache_buffer_mutex_;

     beast::multi_buffer read_buffer_;

     beast::multi_buffer write_buffer_;

     beast::multi_buffer cache_buffer_;

};



class publisher : public std::enable_shared_from_this< publisher >

{

public:

      publisher(asio::io_context& ioc,  tcp::endpoint endp);

public:

     void run();

     bool publish(const std::string& str);

private:

      std::vector< subscriberPtr > subscribers_;

      tcp::acceptor acceptor_;

      tcp::socket socket_;

}

6. c/s通讯

c/s通讯server端同b/s部分的WebsocketServer和WebSocketPublishServer

咱们只须要补充一个异步发送客户端WebsocketAsyncClient类，代码以下：

typedef boost::function<void(WebSocketReply)> WebSocketCallback;

class WebsocketAsyncClient

{

 public:

     WebsocketAsyncClient();

     ~ WebsocketAsyncClient();

 public:

     bool AsyncConnect(const std::string& ip; short potr);

     bool AsyncSendCommand(const std::string& commad, WebSocketCallback callback);

     bool AsyncSubscribe(WebSocketCallback callback);

     bool AsyncUnSubscribe();

 private:

     asio::io_context ioc_;

     asio::executor_work_guard<asio::io_context::executor_type>work_guard_;

     std::shared_ptr<command> command_;

     std::shared_ptr<subscriber> subscriber_;

     std::string address_;

     std:string port_;

}



typedef std:pair<std::string, WebSocketCallback> CommandPair;

class command : public std::enable_shared_from_this<command>

{

public:

    explicit command(asio::io_context& ioc);

    bool connec(const std::string& ip, short port);

    bool asyncSendCommand(const std:string& command, WebSocketCallback callback);

private:

    tcp::resolver resolver_;

    beast::websocket::stream<tcp::socket> ws_;

    beast::multi_buffer buffer_;

    boost::system::error_code ec_;

    std::string address_;

    std::string port_;

    std::queue< CommandPair > requests_;

    bool isRequesting_;

}



class subscriber : public std::enable_shared_from_this< subscriber >

{

public:

     explicit subscriber (asio::io_context& ioc);

     bool connec(const std::string& ip, short port);

     void setCallback(WebSocketCallback cb);

     void unsubscribe();

private:

     tcp::resolver resolver_;

     beast::websocket::stream<tcp::socket> ws_;

     beast::multi_buffer buffer_;

     boost::system::error_code ec_;

     std::string address_;

     atd::string port_;

     WebSocketCallback callback_;

     Volatile bool cancled_;

}

7. 性能

用websocket实现c/s通讯的性能应该是个关注点，基于上面的实现，简单测试结果以下：

  1. 一次发送超过20M则出现卡顿现象，发送的数据会在缓冲队列堆积。
  2. 一次几十字节，每秒最多发送1万次。
  3. 发送一个4M的包约耗时200ms。
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