Socket 與 WebSocket
我需要了解下面這些問題:
- Socket 和 WebSocket 有哪些區別和聯系?
- WebSocket 和 HTML5 是什麽關系?
- 必須在瀏覽器中才能使用 WebSocket 嗎?
- WebSocket 能和 Socket 一樣傳輸 raw 數據麽?
- WebSocket 和 Socket 相比會多耗費流量麽?
1. 概述
選擇了 WebSocket 技術之後,不可避免的,我要將它和其他協議以及技術做一下比較。最常見的,就是需要比較 WebSocket 與 HTTP、Socket 技術的異同。
WebSocket 是為了滿足基於 Web 的日益增長的實時通信需求而產生的。在傳統的 Web 中,要實現實時通信,通用的方式是采用 HTTP 協議不斷發送請求。但這種方式即浪費帶寬(HTTP HEAD 是比較大的),又消耗服務器 CPU 占用(沒有信息也要接受請求)。(下圖來自 WebSocket.org)
而是用 WebSocket 技術,則會大幅降低上面提到的消耗:(下圖來自 websocket.org)
關於更詳細的描述,尹立的這篇文章講得非常好:WebSocket(2)–為什麽引入WebSocket協議 。
那麽,WebSocket 到底與 HTTP 協議到底是一個什麽樣的關系呢?它和 Socket 又有什麽聯系?這就要講到 OSI 模型和 TCP/IP 協議族。
2. OSI 模型與 TCP/IP
以下是 維基百科 中關於OSI 模型的說明:
開放式系統互聯通信參考模型(英語:Open System Interconnection Reference Model,ISO/IEC 7498-1),簡稱為OSI模型(OSI model),一種概念模型,由國際標準化組織(ISO)提出,一個試圖使各種計算機在世界範圍內互連為網絡的標準框架。
而 TCP/IP 協議可以看做是對 OSI 模型的一種簡化(以下內容來自 維基百科):
它將軟件通信過程抽象化為四個抽象層,采取協議堆疊的方式,分別實作出不同通信協議。協議套組下的各種協議,依其功能不同,被分別歸屬到這四個階層之中7,常被視為是簡化的七層OSI模型。
這裏有一張圖詳細介紹了 TCP/IP 協議族中的各個協議在 OSI模型 中的分布,一圖勝千言(下圖來自 科來):
這裏是 PDF 版:
TCP/IP 協議和 OSI 模型的內容,在互聯網上有很多。我沒有必要再次介紹它們。在這裏,我們只需要知道,HTTP、WebSocket 等協議都是處於 OSI 模型的最高層: 應用層
至於 OSI 模型的各個層次都有什麽系統和它們對應,這裏有篇很好的文章可以滿足大家的求知欲:OSI七層模型詳解 。
3. WebSocket、HTTP 與 TCP
從上面的圖中可以看出,HTTP、WebSocket 等應用層協議,都是基於 TCP 協議來傳輸數據的。我們可以把這些高級協議理解成對 TCP 的封裝。
既然大家都使用 TCP 協議,那麽大家的連接和斷開,都要遵循 TCP 協議中的三次握手和四次握手 ,只是在連接之後發送的內容不同,或者是斷開的時間不同。
更詳細內容可閱讀:wireshark抓包圖解 TCP三次握手/四次揮手詳解
對於 WebSocket 來說,它必須依賴 HTTP 協議進行一次握手 ,握手成功後,數據就直接從 TCP 通道傳輸,與 HTTP 無關了。
4. Socket 與 WebScoket
Socket 其實並不是一個協議。它工作在 OSI 模型會話層(第5層),是為了方便大家直接使用更底層協議(一般是 TCP 或 UDP )而存在的一個抽象層。
最早的一套 Socket API 是 Berkeley sockets ,采用 C 語言實現。它是 Socket 的事實標準,POSIX sockets 是基於它構建的,多種編程語言都遵循這套 API,在 JAVA、Python 中都能看到這套 API 的影子。
下面摘錄一段更容易理解的文字(來自 http和socket之長連接和短連接區別):
Socket是應用層與TCP/IP協議族通信的中間軟件抽象層,它是一組接口。在設計模式中,Socket其實就是一個門面模式,它把復雜的TCP/IP協議族隱藏在Socket接口後面,對用戶來說,一組簡單的接口就是全部,讓Socket去組織數據,以符合指定的協議。
主機 A 的應用程序要能和主機 B 的應用程序通信,必須通過 Socket 建立連接,而建立 Socket 連接必須需要底層 TCP/IP 協議來建立 TCP 連接。建立 TCP 連接需要底層 IP 協議來尋址網絡中的主機。我們知道網絡層使用的 IP 協議可以幫助我們根據 IP 地址來找到目標主機,但是一臺主機上可能運行著多個應用程序,如何才能與指定的應用程序通信就要通過 TCP 或 UPD 的地址也就是端口號來指定。這樣就可以通過一個 Socket 實例唯一代表一個主機上的一個應用程序的通信鏈路了。
而 WebSocket 則不同,它是一個完整的 應用層協議,包含一套標準的 API 。
所以,從使用上來說,WebSocket 更易用,而 Socket 更靈活。
5. HTML5 與 WebSocket
WebSocket API 是 HTML5 標準的一部分, 但這並不代表 WebSocket 一定要用在 HTML 中,或者只能在基於瀏覽器的應用程序中使用。
實際上,許多語言、框架和服務器都提供了 WebSocket 支持,例如:
- 基於 C 的 libwebsocket.org
- 基於 Node.js 的 Socket.io
- 基於 Python 的 ws4py
- 基於 C++ 的 WebSocket++
- Apache 對 WebSocket 的支持: Apache Module mod_proxy_wstunnel
- Nginx 對 WebSockets 的支持: NGINX as a WebSockets Proxy 、 NGINX Announces Support for WebSocket Protocol 、WebSocket proxying
- lighttpd 對 WebSocket 的支持:mod_websocket
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