websocket,http长短连接,http轮询

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websocket

  • websocket是在单个tcp连接上运行的全双工通信协议,websocket运行服务器端主动向客户端推送消息,在websocket中,浏览器和服务器只需要完成一次握手,两者间就可以创建持久性连接,进行双向数据传输
  • WebSocket 是独立的、创建在 TCP 上的协议。
  • 为了创建Websocket连接,需要通过浏览器发出请求,之后服务器进行回应,这个过程通常称为握手。
  • 实时性:由于协议是全双工,所以服务器可以随时向客户端下发数据,相对http请求需要等待客户端发起请求服务端才能响应,延迟较少;相比长轮询,能在更短时间内传输更多数据
  • 保持连接状态:websocket需要创建连接,是一种有状态的连接,之后通信可以省略部分状态信息,http请求可能需要在每个请求携带状态信息(如身份认证)
  • 更好的压缩效果。相对于HTTP压缩,Websocket在适当的扩展支持下,可以沿用之前内容的上下文,在传递类似的数据时,可以显著地提高压缩率。
  • 与 HTTP 协议有着良好的兼容性。默认端口也是80和443,并且握手阶段采用 HTTP 协议,因此不容易屏蔽,能通过各种 HTTP 代理服务器。
  • 可以发送文本,也可以发送二进制数据。
  • 没有同源限制,客户端可以与任意服务器通信。
  • 协议标识是ws,加密是wss

Http

  • HTTP的长连接和短连接本质上是TCP长连接和短连接。
    http是无状态的
  • 指的是协议对事务处理没有记忆能力,HTTP是一个无状态的面向连接的协议,无状态不代表HTTP不能保持TCP连接,更不能代表HTTP使用的是UDP协议(无连接)。

短连接

  • 所谓短连接,即连接只保持在数据传输过程,请求发起,连接建立,数据返回,连接关闭。它适用于一些实时数据请求,配合轮询来进行新旧数据的更替。
  • 在HTTP/1.0中默认使用短连接。也就是说,客户端和服务器每进行一次HTTP操作,就建立一次连接,任务结束就中断连接。当客户端浏览器访问的某个HTML或其他类型的Web页中包含有其他的Web资源(如JavaScript文件、图像文件、CSS文件等),每遇到这样一个Web资源,浏览器就会重新建立一个HTTP会话。
  • tcp短连接:模拟一下TCP短连接的情况:client向server发起连接请求,server接到请求,然后双方建立连接。client向server发送消息,server回应client,然后一次请求就完成了。这时候双方任意都可以发起close操作,不过一般都是client先发起close操作。上述可知,短连接一般只会在 client/server间传递一次请求操作。
  • 短连接的优点是:管理起来比较简单,存在的连接都是有用的连接,不需要额外的控制手段。

长连接

  • 从http1.1开始默认使用长连接,用以保持连接特性,使用长连接的http协议会在响应头加入Connection:keep-alive
  • 在使用长连接的情况下,当一个网页打开完成后,客户端和服务器之间用于传输HTTP数据的TCP连接不会关闭,客户端再次访问这个服务器时,会继续使用这一条已经建立的连接。Keep-Alive不会永久保持连接,它有一个保持时间,可以在不同的服务器软件(如Apache)中设定这个时间。实现长连接需要客户端服务器端都支持。
  • tcp长连接:我们再模拟一下长连接的情况:client向server发起连接,server接受client连接,双方建立连接,client与server完成一次请求后,它们之间的连接并不会主动关闭,后续的读写操作会继续使用这个连接。
  • TCP的保活功能主要为服务器应用提供。如果客户端已经消失而连接未断开,则会使得服务器上保留一个半开放的连接,而服务器又在等待来自客户端的数据,此时服务器将永远等待客户端的数据。保活功能就是试图在服务端器端检测到这种半开放的连接。
    • 如果一个给定的连接在两小时内没有任何动作,服务器就向客户发送一个探测报文段,根据客户端主机响应探测4个客户端状态:
    1. 客户主机依然正常运行,且服务器可达。此时客户的TCP响应正常,服务器将保活定时器复位。
    2. 客户主机已经崩溃,并且关闭或者正在重新启动。上述情况下客户端都不能响应TCP。服务端将无法收到客户端对探测的响应。服务器总共发送10个这样的探测,每个间隔75秒。若服务器没有收到任何一个响应,它就认为客户端已经关闭并终止连接。
    3. 客户端崩溃并已经重新启动。服务器将收到一个对其保活探测的响应,这个响应是一个复位,使得服务器终止这个连接。
    4. 客户机正常运行,但是服务器不可达。这种情况与第二种状态类似。
      长连接短连接总结
  • 长连接可以省去较多的TCP建立和关闭的操作,减少浪费,节约时间。对于频繁请求资源的客户来说,较适用长连接。不过这里存在一个问题,存活功能的探测周期太长,还有就是它只是探测TCP连接的存活,属于比较斯文的做法,遇到恶意的连接时,保活功能就不够使了。在长连接的应用场景下,client端一般不会主动关闭它们之间的连接,Client与server之间的连接如果一直不关闭的话,会存在一个问题,随着客户端连接越来越多,server早晚有扛不住的时候,这时候server端需要采取一些策略,如关闭一些长时间没有读写事件发生的连接,这样可 以避免一些恶意连接导致server端服务受损;如果条件再允许就可以以客户端机器为颗粒度,限制每个客户端的最大长连接数,这样可以完全避免某个蛋疼的客户端连累后端服务。
  • 短连接对于服务器来说管理较为简单,存在的连接都是有用的连接,不需要额外的控制手段。但如果客户请求频繁,将在TCP的建立和关闭操作上浪费时间和带宽

长轮询

  • 而长轮询及是在请求的过程中,若是服务器端数据并没有更新,那么则将这个连接挂起,直到服务器推送新的数据,再返回,然后再进入循环周期

轮询

  • 是在特定的时间间隔,由浏览器对服务器发出http请求,然后由服务器返回最新的数据给浏览器,缺点是浏览器需要不断向服务器发送请求,然后http请求可能包含较长的请求头,然而真正有用的数据可能只有一小部分,会浪费很多带宽等资源
  • 短轮询指的是在循环周期内,不断发起请求,每一次请求都立即返回结果,根据新旧数据对比决定是否使用这个结果

总结

  • 长短轮询的理想实现都应当基于长连接,否则若是循环周期太短,那么服务器的荷载会相当重;当然,即便是在长连接下,访问人数过多,长短轮询都有可能造成服务器的瞬时访问量庞大,这就需要一些相应的优化实践了。

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