websocket探究

定义

WebSocket一种在单个 TCP 连接上进行全双工通讯的协议,WebSocket是独立的、创建在 TCP上的协议，和 HTTP的唯一关联是使用 HTTP协议的101状态码进行协议切换，WebSocket使得客户端和服务器之间的数据交换变得更加简单，允许服务端直接向客户端推送数据而不需要客户端进行请求，在 WebSocket APIAPI 中，浏览器和服务器只需要完成一次握手，两者之间就直接可以创建持久性的连接，并允许数据进行双向传送。

背景

现在，很多网站为了实现推送技术，所用的技术都是轮询。轮询是在特定的的时间间隔（如每1秒），由浏览器对服务器发出HTTP request，然后由服务器返回最新的数据给客户端的浏览器。这种传统的模式带来很明显的缺点，即浏览器需要不断的向服务器发出请求，然而HTTP request的header是非常长的，里面包含的数据可能只是一个很小的值，这样会占用很多的带宽和服务器资源。

而比较新的技术去做轮询的效果是Comet，使用了AJAX。但这种技术虽然可达到双向通信，但依然需要发出请求，而且在Comet中，普遍采用了长链接，这也会大量消耗服务器带宽和资源。

面对这种状况，HTML5定义了WebSocket协议，能更好的节省服务器资源和带宽并达到实时通讯。

支持情况

WebSocket跟其他 API 比较不一样的是，它不仅仅依赖于浏览器支持，同时要求服务器和代理（假若需要经过代理的话）支持。WebSocket 本质上跟 HTTP完全不一样，只不过为了兼容性，WebSocket的握手是以 HTTP的形式发起的，如果服务器或者代理不支持 WebSocket，它们会把这当做一个不认识的 HTTP 请求从而优雅地拒绝掉。

WebSocket是什么样的协议

WebSocket是基于HTTP协议的，或者说借用了HTTP的协议来完成一部分握手。
在握手阶段是一样的
首先我们来看个典型的WebSocket握手

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

比普通的 http请求头多了几个东西

Upgrade: websocket
Connection: Upgrade

这个就是WebSocket的核心了，告诉Apache、Nginx等服务器：发起的是WebSocket协议
然后服务器会返回下列东西，表示已经接受到请求， 成功建立WebSocket啦！

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: HSmrc0sMlYUkAGmm5OPpG2HaGWk=
Sec-WebSocket-Protocol: chat

WebSocket的作用

先讲一下ajax轮询和长轮询的原理
轮询是一种“拉”取信息的工作模式。设置一个定时器，定时询问服务器是否有信息，每次建立连接传输数据之后，链接会关闭
在轮询的过程中，如果因为网络原因，导致上一个 xhr 对象还没传输完毕，定时器已经开始了下一个询问，下一个会直接覆盖上一个，即便前一个返回了，也不会认了

长轮询和ajax轮询都是采用轮询的方式，不过采取的是阻塞模型（一直打电话，没收到就不挂电话），也就是说，客户端发起连接后，如果没消息，就一直不返回Response给客户端。直到有消息才返回。只要服务器断开连接，客户端马上连接，不让他有一刻的休息时间

从上面可以看出其实这两种方式，都是在不断发起HTTP连接，然后等待服务端处理，可以体现HTTP协议的另外一个特点，被动性。
何为被动性呢，其实就是，服务端不能主动联系客户端，只能有客户端发起
不管怎么样，上面这两种都是非常消耗资源的。
ajax轮询 需要服务器有很快的处理速度和资源。（速度）
long poll 需要有很高的并发，也就是说同时接待客户的能力。（场地大小）

WebSocket解决了HTTP的这几个难题。
首先，被动性，当服务器完成协议升级后（HTTP->WebSocket），服务端就可以主动推送信息给客户端啦。
就变成了这样，只需要经过一次HTTP请求，就可以做到源源不断的信息传送了

其实我们所用的程序是要经过两层代理的，即HTTP协议在Nginx等服务器的解析下，然后再传送给相应的Handler（PHP等）来处理。
简单地说，我们有一个非常快速的接线员（Nginx），他负责把问题转交给相应的客服（Handler）。
本身接线员基本上速度是足够的，但是每次都卡在客服（Handler）了，老有客服处理速度太慢。，导致客服不够。
WebSocket就解决了这样一个难题，建立后，可以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。
这样就可以解决客服处理速度过慢的问题了。

同时，在传统的方式上，要不断的建立，关闭HTTP协议，由于HTTP是非状态性的，每次都要重新传输identity info（鉴别信息），来告诉服务端你是谁。
虽然接线员很快速，但是每次都要听这么一堆，效率也会有所下降的，同时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，而且还会在网路传输中消耗过多的流量/时间。
但是WebSocket只需要一次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，这样就解决了接线员要反复解析HTTP协议，还要查看identity info的信息。
同时由客户主动询问，转换为服务器（推送）有信息的时候就发送（当然客户端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），不需要占用本身速度就慢的客服（Handler）了

参考资料

维基百科
知乎：WebSocket 是什么原理？为什么可以实现持久连接？
小胡子哥的博客