Websocket——Websocket原理

偶然在知乎上看到一篇回帖，瞬间认为之前看的那么多资料都不及这一篇回帖让我对 websocket 的认识深刻有木有。所以转到我博客里，分享一下。比較喜欢看这样的博客，读起来非常轻松。不枯燥，没有布道师的阵仗，纯粹为分享。

废话这么多了，最后再赞一个~





一、websocket与http





WebSocket是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，可是 Websocket 事实上是一个新协议。跟HTTP协议基本没有关系，仅仅是为了兼容现有浏览器的握手规范而已。也就是说它是HTTP协议上的一种补充能够通过这样一张图理解













有交集，可是并非所有。





另外Html5是指的一系列新的API，或者说新规范。新技术。Http协议本身仅仅有1.0和1.1，并且跟Html本身没有直接关系。。

通俗来说，你能够用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。详细有什么长处





首先，Websocket是一个持久化的协议。相对于HTTP这样的非持久的协议来说。简单的举个样例吧，用眼下应用比較广泛的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，能够发送多个Request。接收多个Response。

可是请记住 Request = Response ， 在HTTP中永远是这样，也就是说一个request仅仅能有一个response。并且这个response也是被动的，不能主动发起。

教练。你BB了这么多，跟Websocket有什么关系呢？_(з」∠)_好吧。我正准备说Websocket呢。

。





首先Websocket是基于HTTP协议的，或者说借用了HTTP的协议来完毕一部分握手。

首先我们来看个典型的 Websocket 握手（借用Wikipedia的。。）

GET chat HTTP1.1
Host server.example.com
Upgrade websocket
Connection Upgrade
Sec-WebSocket-Key x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw==
Sec-WebSocket-Protocol chat, superchat
Sec-WebSocket-Version 13
Origin httpexample.com

熟悉HTTP的童鞋可能发现了，这段类似HTTP协议的握手请求中，多了几个东西。

我会顺便解说下作用。

Upgrade websocket
Connection Upgrade

这个就是Websocket的核心了。告诉 Apache 、 Nginx 等server：注意啦。我发起的是Websocket协议。快点帮我找到相应的助理处理~不是那个老土的HTTP。

Sec-WebSocket-Key x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw==
Sec-WebSocket-Protocol chat, superchat
Sec-WebSocket-Version 13

首先， Sec-WebSocket-Key 是一个 Base64 encode 的值，这个是浏览器随机生成的，告诉server：泥煤。不要忽悠窝。我要验证尼是不是真的是Websocket助理。





然后， Sec_WebSocket-Protocol 是一个用户定义的字符串。用来区分同URL下，不同的服务所须要的协议。

简单理解：今晚我要服务A，别搞错啦~





最后。 Sec-WebSocket-Version 是告诉server所使用的 Websocket Draft（协议版本号），在最初的时候。Websocket协议还在 Draft 阶段，各种奇奇怪怪的协议都有，并且还有非常多期奇奇怪怪不同的东西，什么Firefox和Chrome用的不是一个版本号之类的。当初Websocket协议太多但是一个大难题。。只是如今还好，已经定下来啦~大家都使用的一个东西~ 脱水： 服务员，我要的是13岁的噢→_→





然后server会返回下列东西，表示已经接受到请求， 成功建立Websocket啦！

HTTP1.1 101 Switching Protocols
Upgrade websocket
Connection Upgrade
Sec-WebSocket-Accept HSmrc0sMlYUkAGmm5OPpG2HaGWk=
Sec-WebSocket-Protocol chat

这里開始就是HTTP最后负责的区域了，告诉客户，我已经成功切换协议啦~

Upgrade websocket
Connection Upgrade

依旧是固定的，告诉client即将升级的是 Websocket 协议。而不是mozillasocket，lurnarsocket或者shitsocket。

然后， Sec-WebSocket-Accept 这个则是经过server确认，而且加密过后的 Sec-WebSocket-Key 。

server：好啦好啦。知道啦，给你看我的ID CARD来证明行了吧。。





后面的。 Sec-WebSocket-Protocol 则是表示终于使用的协议。





至此，HTTP已经完毕它全部工作了，接下来就是全然依照Websocket协议进行了。

详细的协议就不在这阐述了。





——————技术解析部分完成——————













你TMD又BBB了这么久，那究竟Websocket有什么鬼用， http long poll 。或者ajax轮询 不都能够实现实时信息传递么。













好好好，年轻人，那我们来讲一讲Websocket有什么用。来给你吃点胡（苏）萝（丹）卜（红）













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。





ajax轮询





ajax轮询的原理很easy。让浏览器隔个几秒就发送一次请求，询问server是否有新信息。

场景再现：





client：啦啦啦，有没有新信息(Request)





服务端：没有（Response）





client：啦啦啦，有没有新信息(Request)





服务端：没有。。

（Response）





client：啦啦啦，有没有新信息(Request)





服务端：你好烦啊。没有啊。

。（Response）





client：啦啦啦，有没有新消息（Request）





服务端：好啦好啦，有啦给你。（Response）





client：啦啦啦。有没有新消息（Request）





服务端：。。。。。没。。。。

没。。。没有（Response） —- loop





long poll





long poll 事实上原理跟 ajax轮询 差点儿相同，都是採用轮询的方式，只是採取的是堵塞模型（一直打电话。没收到就不挂电话），也就是说。client发起连接后。假设没消息，就一直不返回Response给client。直到有消息才返回，返回完之后。client再次建立连接。周而复始。





场景再现：





client：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）





client：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





从上面能够看出事实上这两种方式，都是在不断地建立HTTP连接，然后等待服务端处理，能够体现HTTP协议的另外一个特点，被动性。





何为被动性呢，事实上就是，服务端不能主动联系client，仅仅能有client发起。





简单地说就是，server是一个非常懒的冰箱（这是个梗）（不会、不能主动发起连接），可是上司有命令，假设有客户来，无论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）





从上面非常easy看出来，无论怎么样。上面这两种都是非常消耗资源的。





ajax轮询 须要server有非常快的处理速度和资源。（速度）long poll 须要有非常高的并发。也就是说同一时候接待客户的能力。（场地大小）





所以 ajax轮询 和 long poll 都有可能发生这样的情况。





client：啦啦啦啦，有新信息么？





服务端：月线正忙。请稍后再试（503 Server Unavailable）





client：。

。

。

。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）





client：然后服务端在一旁忙的要死：冰箱，我要很多其它的冰箱！很多其它。

。很多其它。

。

（我错了。。这又是梗。。）





言归正传，我们来说Websocket吧





通过上面这个样例，我们能够看出，这两种方式都不是最好的方式，须要非常多资源。





一种须要更快的速度。一种须要很多其它的’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还是一个状态协议。





通俗的说就是。server由于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server一遍。





所以在这样的情况下出现了，Websocket出现了。

他攻克了HTTP的这几个难题。

首先，被动性，当server完毕协议升级后（HTTP-Websocket），服务端就能够主动推送信息给client啦。

所以上面的情景能够做例如以下改动。





client：啦啦啦，我要建立Websocket协议，须要的服务：chat，Websocket协议版本号：17（HTTP Request）





服务端：ok。确认，已升级为Websocket协议（HTTP Protocols Switched）





client：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





服务端：balabalabalabala





服务端：哈哈哈哈哈啊哈哈哈哈





服务端：笑死我了哈哈哈哈哈哈哈





就变成了这样，仅仅须要经过一次HTTP请求，就能够做到源源不断的信息传送了。

（在程序设计中，这样的设计叫做回调，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 ）





这种协议攻克了上面同步有延迟，并且还很消耗资源的这种情况。那么为什么他会解决server上消耗资源的问题呢？





事实上我们所用的程序是要经过两层代理的。即HTTP协议在Nginx等server的解析下，然后再传送给对应的Handler（PHP等）来处理。简单地说，我们有一个很高速的 接线员（Nginx） 。他负责把问题转交给对应的 客服（Handler） 。





本身接线员基本上速度是足够的，可是每次都卡在客服（Handler）了。老有客服处理速度太慢。。导致客服不够。Websocket就攻克了这样一个难题，建立后，能够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。





这样就能够解决客服处理速度过慢的问题了。





同一时候，在传统的方式上。要不断的建立，关闭HTTP协议。因为HTTP是非状态性的。每次都要又一次传输 identity info （鉴别信息），来告诉服务端你是谁。

尽管接线员非常高速，可是每次都要听这么一堆，效率也会有所下降的，同一时候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。并且还会在网路传输中消耗过多的流量时间。





可是Websocket仅仅须要一次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，这样就攻克了接线员要重复解析HTTP协议。还要查看identity info的信息。

同一时候由客户主动询问，转换为server（推送）有信息的时候就发送（当然client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），不须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client上使用Websocket。

。答案是： 不能

可是能够通过上面说的 long poll 和 ajax 轮询 来 模拟出类似的效果

原文地址：http://blog.csdn.net/frank_good/article/details/50856585#t1点击打开链接