websocket 历史及使用详解

一、阅前热身

什么是keep-alive

1、keep-alive只是客户端的一种建议

我们打开百度首页，进一步查看header。

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如图，我们看到请求header中有一行：

Connection:keep-alive复制代码

keep-alive是通知服务器，在这个HTTP Request/Responset结束后，不要立即断开TCP连接（注意是TCP连接，和HTTP没有关系），后面的HTTP Request仍然可以通过这个TCP连接继续传送。

但是！这只是个建议，服务器可能不支持，也可能忽略掉这个建议。也可能因为时间太久而直接断开TCP连接

通俗点解释就是：keep-alive只是通知服务器，您先别挂，一会儿可能还有活儿，至于它挂不挂还是看它心情。

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

2、keep-alive只是http协议中的一部分

keep-alive是http协议中的一部分，也即客户端可以主动的发起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。

二、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(比如网页聊天室消息的即时收发)，这是不可能滴。
但是，我可以使用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：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复制代码

但是这样，有没有发现，大大增加了服务端的负载，并且速度还慢。

②：什么是long poll？

long poll和ajax差不多，原理都是采用轮询的方式。只不过long poll是采取的阻塞的方式去轮询。
也即客户端发起一个请求连接，这个连接会阻塞住，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，请参考我之前的文章：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复制代码

long pull 虽然降低了服务器的负载，但是需要服务器有很高的并发能力才可以。
而目前处理高并发的模型基本都是异步非阻塞的模型(比如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，但是各有缺点，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~

三、websocket来啦

既然ajax轮询、long poll都不怎么样。我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信的问题。

注:什么是单工、半双工、全工通信？
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；
信息能够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，我们采用swoole建立一个websocket服务器来演示。

1、握手

①客户端向服务端发起连接请求

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如图，我们在请求服务器的时候，发送了这样的request header。

下面我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复制代码

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建立连接。

②：服务端返回握手应答

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如图，我们看到websocket协议状态码是101.

101表示协议切换成功。

我们查看websocket的response header。如图：

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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= #服务端处理之后的key
Sec-WebSocket-Version:13#websocket 协议版本号
Upgrade:websocket#协议升级为websocket复制代码

至此，websocket握手成功！下面就尽情的传输数据吧！

2、数据传输

数据传输需要客户端，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
可以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服务器通信

四、参考文章

Websocket协议之握手连接
WebSocket 是什么原理？为什么可以实现持久连接？

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