理解Websocket原理,特點,作用...等等
連結:https://www.zhihu.com/question/20215561/answer/40316953
額。。最高票答案沒答到點子上,最後怎麼跑到Nodejs上去了。。Websocket只是協議而已。。
我一個個來回答吧
一、WebSocket是HTML5出的東西(協議),也就是說HTTP協議沒有變化,或者說沒關係,但HTTP是不支援持久連線的(長連線,迴圈連線的不算)
首先HTTP有1.1和1.0之說,也就是所謂的keep-alive,把多個HTTP請求合併為一個,但是Websocket其實是一個新協議,跟HTTP協議基本沒有關係,只是為了相容現有瀏覽器的握手規範而已,也就是說它是HTTP協議上的一種補充可以通過這樣一張圖理解
有交集,但是並不是全部。
另外Html5是指的一系列新的API,或者說新規範,新技術。Http協議本身只有1.0和1.1,而且跟Html本身沒有直接關係。。
通俗來說,你可以用HTTP協議傳輸非Html資料,就是這樣=。=
再簡單來說,層級不一樣。
二、Websocket是什麼樣的協議,具體有什麼優點
首先,Websocket是一個持久化的協議,相對於HTTP這種非持久的協議來說。
簡單的舉個例子吧,用目前應用比較廣泛的PHP生命週期來解釋。
1) HTTP的生命週期通過Request來界定,也就是一個Request 一個Response,那麼在HTTP1.0中,這次HTTP請求就結束了。
在HTTP1.1中進行了改進,使得有一個
但是請記住 Request = Response , 在HTTP中永遠是這樣,也就是說一個request只能有一個response。而且這個response也是被動的,不能主動發起。
教練,你BB了這麼多,跟Websocket有什麼關係呢?
_(:з」∠)_好吧,我正準備說Websocket呢。。
首先Websocket是基於HTTP協議的,或者說借用了HTTP的協議來完成一部分握手。
在握手階段是一樣的
-------以下涉及專業技術內容,不想看的可以跳過lol:,或者只看加黑內容--------
首先我們來看個典型的
GET /chat HTTP/1.1
Host: server.example.com
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw==
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
Sec-WebSocket-Version: 13
Origin: http://example.com
熟悉HTTP的童鞋可能發現了,這段類似HTTP協議的握手請求中,多了幾個東西。
我會順便講解下作用。
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
這個就是Websocket的核心了,告訴Apache、Nginx等伺服器:注意啦,窩發起的是Websocket協議,快點幫我找到對應的助理處理~不是那個老土的HTTP。
Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw==
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
Sec-WebSocket-Version: 13
首先,Sec-WebSocket-Key 是一個Base64 encode的值,這個是瀏覽器隨機生成的,告訴伺服器:泥煤,不要忽悠窩,我要驗證尼是不是真的是Websocket助理。
然後,Sec_WebSocket-Protocol 是一個使用者定義的字串,用來區分同URL下,不同的服務所需要的協議。簡單理解:今晚我要服務A,別搞錯啦~
最後,Sec-WebSocket-Version 是告訴伺服器所使用的Websocket Draft(協議版本),在最初的時候,Websocket協議還在 Draft 階段,各種奇奇怪怪的協議都有,而且還有很多期奇奇怪怪不同的東西,什麼Firefox和Chrome用的不是一個版本之類的,當初Websocket協議太多可是一個大難題。。不過現在還好,已經定下來啦~大家都使用的一個東西~ 脫水:服務員,我要的是13歲的噢→_→
然後伺服器會返回下列東西,表示已經接受到請求, 成功建立Websocket啦!
HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: HSmrc0sMlYUkAGmm5OPpG2HaGWk=
Sec-WebSocket-Protocol: chat
這裡開始就是HTTP最後負責的區域了,告訴客戶,我已經成功切換協議啦~
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
依然是固定的,告訴客戶端即將升級的是Websocket協議,而不是mozillasocket,lurnarsocket或者shitsocket。
然後,Sec-WebSocket-Accept 這個則是經過伺服器確認,並且加密過後的 Sec-WebSocket-Key。伺服器:好啦好啦,知道啦,給你看我的ID CARD來證明行了吧。。
後面的,Sec-WebSocket-Protocol 則是表示最終使用的協議。
至此,HTTP已經完成它所有工作了,接下來就是完全按照Websocket協議進行了。
具體的協議就不在這闡述了。
------------------技術解析部分完畢------------------
你TMD又BBB了這麼久,那到底Websocket有什麼鬼用,http long poll,或者ajax輪詢不都可以實現實時資訊傳遞麼。
好好好,年輕人,那我們來講一講Websocket有什麼用。
來給你吃點胡(蘇)蘿(丹)卜(紅)
三、Websocket的作用
在講Websocket之前,我就順帶著講下 long poll 和 ajax輪詢 的原理。
首先是 ajax輪詢 ,ajax輪詢 的原理非常簡單,讓瀏覽器隔個幾秒就傳送一次請求,詢問伺服器是否有新資訊。
場景再現:
客戶端:啦啦啦,有沒有新資訊(Request)
服務端:沒有(Response)
客戶端:啦啦啦,有沒有新資訊(Request)
服務端:沒有。。(Response)
客戶端:啦啦啦,有沒有新資訊(Request)
服務端:你好煩啊,沒有啊。。(Response)
客戶端:啦啦啦,有沒有新訊息(Request)
服務端:好啦好啦,有啦給你。(Response)
客戶端:啦啦啦,有沒有新訊息(Request)
服務端:。。。。。沒。。。。沒。。。沒有(Response) ---- loop
long poll
long poll 其實原理跟 ajax輪詢 差不多,都是採用輪詢的方式,不過採取的是阻塞模型(一直打電話,沒收到就不掛電話),也就是說,客戶端發起連線後,如果沒訊息,就一直不返回Response給客戶端。直到有訊息才返回,返回完之後,客戶端再次建立連線,周而復始。
場景再現
客戶端:啦啦啦,有沒有新資訊,沒有的話就等有了才返回給我吧(Request)
服務端:額。。 等待到有訊息的時候。。來 給你(Response)
客戶端:啦啦啦,有沒有新資訊,沒有的話就等有了才返回給我吧(Request) -loop
從上面可以看出其實這兩種方式,都是在不斷地建立HTTP連線,然後等待服務端處理,可以體現HTTP協議的另外一個特點,被動性。
何為被動性呢,其實就是,服務端不能主動聯絡客戶端,只能有客戶端發起。
簡單地說就是,伺服器是一個很懶的冰箱(這是個梗)(不會、不能主動發起連線),但是上司有命令,如果有客戶來,不管多麼累都要好好接待。
說完這個,我們再來說一說上面的缺陷(原諒我廢話這麼多吧OAQ)
從上面很容易看出來,不管怎麼樣,上面這兩種都是非常消耗資源的。
ajax輪詢 需要伺服器有很快的處理速度和資源。(速度)
long poll 需要有很高的併發,也就是說同時接待客戶的能力。(場地大小)
所以ajax輪詢 和long poll 都有可能發生這種情況。
客戶端:啦啦啦啦,有新資訊麼?
服務端:月線正忙,請稍後再試(503 Server Unavailable)
客戶端:。。。。好吧,啦啦啦,有新資訊麼?
服務端:月線正忙,請稍後再試(503 Server Unavailable)
客戶端:
然後服務端在一旁忙的要死:冰箱,我要更多的冰箱!更多。。更多。。(我錯了。。這又是梗。。)
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言歸正傳,我們來說Websocket吧
通過上面這個例子,我們可以看出,這兩種方式都不是最好的方式,需要很多資源。
一種需要更快的速度,一種需要更多的'電話'。這兩種都會導致'電話'的需求越來越高。
哦對了,忘記說了HTTP還是一個無狀態協議。(感謝評論區的各位指出OAQ)
通俗的說就是,伺服器因為每天要接待太多客戶了,是個健忘鬼,你一掛電話,他就把你的東西全忘光了,把你的東西全丟掉了。你第二次還得再告訴伺服器一遍。
所以在這種情況下出現了,Websocket出現了。
他解決了HTTP的這幾個難題。
首先,被動性,當伺服器完成協議升級後(HTTP->Websocket),服務端就可以主動推送資訊給客戶端啦。
所以上面的情景可以做如下修改。
客戶端:啦啦啦,我要建立Websocket協議,需要的服務:chat,Websocket協議版本:17(HTTP Request)
服務端:ok,確認,已升級為Websocket協議(HTTP Protocols Switched)
客戶端:麻煩你有資訊的時候推送給我噢。。
服務端:ok,有的時候會告訴你的。
服務端:balabalabalabala
服務端:balabalabalabala
服務端:哈哈哈哈哈啊哈哈哈哈
服務端:笑死我了哈哈哈哈哈哈哈
就變成了這樣,只需要經過一次HTTP請求,就可以做到源源不斷的資訊傳送了。(在程式設計中,這種設計叫做回撥,即:你有資訊了再來通知我,而不是我傻乎乎的每次跑來問你)
這樣的協議解決了上面同步有延遲,而且還非常消耗資源的這種情況。
那麼為什麼他會解決伺服器上消耗資源的問題呢?
其實我們所用的程式是要經過兩層代理的,即HTTP協議在Nginx等伺服器的解析下,然後再傳送給相應的Handler(PHP等)來處理。
簡單地說,我們有一個非常快速的接線員(Nginx),他負責把問題轉交給相應的客服(Handler)。
本身接線員基本上速度是足夠的,但是每次都卡在客服(Handler)了,老有客服處理速度太慢。,導致客服不夠。
Websocket就解決了這樣一個難題,建立後,可以直接跟接線員建立持久連線,有資訊的時候客服想辦法通知接線員,然後接線員在統一轉交給客戶。
這樣就可以解決客服處理速度過慢的問題了。
同時,在傳統的方式上,要不斷的建立,關閉HTTP協議,由於HTTP是非狀態性的,每次都要重新傳輸identity info(鑑別資訊),來告訴服務端你是誰。
雖然接線員很快速,但是每次都要聽這麼一堆,效率也會有所下降的,同時還得不斷把這些資訊轉交給客服,不但浪費客服的處理時間,而且還會在網路傳輸中消耗過多的流量/時間。
但是Websocket只需要一次HTTP握手,所以說整個通訊過程是建立在一次連線/狀態中,也就避免了HTTP的非狀態性,服務端會一直知道你的資訊,直到你關閉請求,這樣就解決了接線員要反覆解析HTTP協議,還要檢視identity info的資訊。
同時由客戶主動詢問,轉換為伺服器(推送)有資訊的時候就傳送(當然客戶端還是等主動傳送資訊過來的。。),沒有資訊的時候就交給接線員(Nginx),不需要佔用本身速度就慢的客服(Handler)了
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至於怎麼在不支援Websocket的客戶端上使用Websocket。。答案是:不能
但是可以通過上面說的 long poll 和 ajax 輪詢來 模擬出類似的效果
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_(:з」∠)_兩天寫了兩篇科普類文章。。好累OAQ,求贊。。
對啦,如果有錯誤,歡迎大家在底下留言指出噢~