Websocket 使浏览器具有实时的双向通信能力。它可以打开用户浏览器和服务器之间的交互式通信会话。它提供了一种通过持久连接在客户端和服务器之间交换数据的方法。
系统设计基础知识系列第十一章WebSocket协议。你可以阅读我以前的文章
系统设计基础知识(一) - 网络
系统设计基础知识(二)—数据库
系统设计的基础知识(三)吞吐量和延迟
系统设计基础知识(四)—系统可用性
系统设计基础知识(五)—缓存
系统设计基础知识(六)—缓存区
系统设计基础知识(七)—代理
系统设计基础知识(八)了解IP地址和端口
系统设计基础知识(九)—负载均衡器
系统设计基础知识(十)—DNS
首先我们要明白,WebSocket本质上是一个计算机网络应用层的协议,用来弥补HTTP协议持久通信能力的不足。
HTTP 协议是一种无状态协议。每个新的 HTTP 请求只能由客户端发起。每个 HTTP 请求都已完全结束。虽然HTTP1.1增加了keep-alive请求头,可以通过一个channel进行多次请求,但本质还是一样的。
建立连接->传输数据->传输后断开
WebSocket 是 TCP 传输协议,复用 HTTP 握手通道。可实现全双工和长连接通信。可以在单个 TCP 连接上进行全双工通信,可以更好地节省服务器资源和带宽,实现实时通信。客户端和服务器只需完成一次握手,两者之间就可以建立持久连接。
WebSocket 是一种基于 TCP/IP 协议、独立于 HTTP 协议的通信协议。
HTTP 协议本身并没有持久的通信能力,但是我们在实际应用中需要这种能力。WebSocket 解决了 HTTP 的这些问题。当服务端完成从 HTTP 到 WebSocket 的协议升级后,服务端可以主动向客户端推送信息。2011年被互联网工程任务组(IETF)指定为标准RFC6455 ,并更新为RFC7936 . 于是,在HTML5标准中加入了WebSocket协议的相关API,只要实现了HTML5标准的客户端,就可以与支持WebSocket协议的服务器进行全双工持久通信。由于 WebSocket 只需要一次 HTTP 握手,服务器可以一直与客户端通信,直到连接关闭,解决了服务器重复解析 HTTP 协议的需要,减少了资源开销。
WebSocket 的特点
WebSocket协议原理
WebSocket 协议需要建立 TCP 连接来传输数据。具体实现是通过HTTP协议建立通道,然后使用WebSocket协议进行通信,所以WebSocket协议和HTTP协议有一定的交叉关系。
WebSocket 协议端口 = 80
WebSocket SSL 协议端口 = 443
Handshake WebSocket 也有一个握手过程,然后就可以正式发送和接收数据了。客户端发送的数据格式如下:
客户端发起 WebSocket 协议请求。
GET /chat HTTP/1.1
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Host: server.example.com
Origin: http://example.com
Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
Sec-WebSocket-Version: 13
与传统 HTTP 消息的区别:
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
这两行表示 WebSocket 协议已启动。
Sec-WebSocket-Key:dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==
Sec-WebSocket-Version:13
Sec-WebSocket-Key它由浏览器随机生成,并针对恶意或无意的连接提供基本保护(Base64 编码值)。
Sec-WebSocket-Version表示 WebSocket 的版本。最初WebSocket协议太多,不同厂商有自己的协议版本,现在已经确定了。如果服务器不支持该版本,则需要返回一个Sec-WebSocket-Versionheader,其中包含服务器支持的版本号。
创建一个 WebSocket 对象:
var ws = new websocket("ws://127.0.0.1:8001");
ws表示使用WebSocket协议,后面是地址和端口
2. 服务器响应消息
HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=
Sec-WebSocket-Protocol: chat
WebSocket 数据帧
帧头中的操作码字段
WebSocket 控制类框架
主要用于传递一些连接控制信息
连接成功状态码
101 - HTTP 协议切换到 WebSocket 协议
连接关闭状态码
1000:正常断开
1001:服务器断开连接
1002:WebSocket 协议错误
103:客户端接受不支持的数据格式
1006:异常关机
1007:客户端接受了无效的数据格式(短信编码不是utf-8)
1009:传输数据量太大
1010:客户端终止连接
1011:服务器终止连接
1012:服务器正在重新启动
1013:服务器暂时终止
1014:通过网关或代理向服务器请求,服务器无法及时响应
1015:TLS 握手失败
WebSocket断线的原因
WebSocket断开连接的解决方案
优势
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页面更新:2024-05-15
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