HTTP的长连接和短连接——Node上的测试

    本文主要从实践角度介绍长、短连接在TCP层面的表现，借助Node.JS搭建后台服务，使用WinHTTP、Ajax做客户端请求测试，最后简单涉及WebSocket。

    关键字：长连接、短连接、Node.JS、WebSocket.

    一两年前，在理论上对长短连接做了学习，那时的技能以客户端为主，所以也止步于客户端和网络抓包，两年来后台技术渐有把握，打算从前到后的实践一遍。如对理论有不理解的，可以先google/百度 一下，或者看看这篇偏理论的介绍：HTTP的长连接和短连接。

1 短连接的表现

先写个简单的server看看短链接的效果，在8124端口上创建WEB服务，给客户端返回Hello World\n，然后断开连接，代码：

/**                                                                                                                                                                                         
 *  * @file 短连接测试服务
 *  *  启动： node short.js
 *  * @authoer cswuyg
 *   */
var os = require('os');
var http = require('http');

var server = http.createServer(function(req, res) {
    console.log(req.connection.remoteAddress + ':' + req.connection.remotePort);
    res.writeHead(200, {'Content-Type': 'text/plain'});
    res.end('Hello World\n');
    res.destroy();  // destroy immediately
}).listen(8124);

console.log('start ' + os.hostname() + ':8124');

在浏览器访问：http://hostname:8124

使用WireShark抓包：

 

注意到了吗？上面的FIN 是由8124端口，也就是我们的WEB服务发出来的，及时的销毁了连接。多次刷新浏览器页面，每次都是不同的客户端端口发起请求，不会复用旧连接。

2 长连接的表现

（1）WEB服务代码：

/**                                                                                                                                                                                                               
 *  * @file 长连接测试服务器
 *  * 启动： node persistent.js
 *  * ./a.html 为同目录下的ajax请求测试文件
 *  * @authoer cswuyg
 *   */
var os = require('os');
var http = require('http');
var fs = require('fs');

var server = http.createServer(function(req, res) {
    if (/^\/a.html/.test(req.url)) {
        fs.createReadStream('a.html').pipe(res);
    } else {
        console.log(req.connection.remoteAddress + ':' + req.connection.remotePort);
        res.writeHead(200, {'Content-Type': 'text/plain'});
        res.end('Hello World\n');
    }
}).listen(8124);
server.setTimeout(0);   //设置不超时，所以服务端不会主动关闭连接

console.log('start ' + os.hostname() + ':8124');

（2）使用WinHTTP测试：

如果我们使用WinHTTP去获取数据，在这份代码上做修改： https://github.com/cswuyg/win_net/blob/master/winhttp_get_file/winhttp_get_test/http_get/http_get.cpp

代码节选：

xx:
    const wchar_t* lpszAcceptedType[] = {L"*/*", NULL};
    request_handle_ = ::WinHttpOpenRequest(connect_handle, L"GET", url_path_.c_str(), L"HTTP/1.1", WINHTTP_NO_REFERER, lpszAcceptedType, 0);
    if (request_handle_ == NULL)
    {
        return FALSE;
    }
    DWORD time_out = 5000;
    ::WinHttpSetOption(request_handle_, WINHTTP_OPTION_CONNECT_TIMEOUT, &time_out, sizeof(DWORD));
    ::WinHttpSendRequest(request_handle_, WINHTTP_NO_ADDITIONAL_HEADERS, 0, WINHTTP_NO_REQUEST_DATA, 0, 0, 0);
    ::WinHttpReceiveResponse(request_handle_, NULL);
    Recv();
goto xx;  //测试代码，不惧goto~

代码思路就是connect handle打开之后，后面不同url的请求（当然是同域名下的）可以复用这个connect handle。

使用WireShark抓包，效果：

注：WinHTTP connect handle复用这是浏览器开发者的事情，WEB开发者不会关心到它。

（3）如果我们使用js代码来测试长连接效果呢？

使用ajax，

a.html：

<script type="text/javascript" src="http://libs.baidu.com/jquery/2.1.4/jquery.min.js"></script>
<script>     
 
function callNode() {
    $.ajax({ 
        cache : false,
        url : 'http://xxxxxyouhost:8124',
        data : {},
        success : function(response, code, xhr) {
            console.log(response);
            console.log(code);                                                                                                                                                                                    
            callNode();
        }    
    });      
};           
callNode();  
</script>    

在浏览器访问：http://hostname:8124/a.html

后台上看效果：

 

刷刷刷的显示出客户端的多次请求都是一样的IP和端口。

3、WebSocket

从WEB开发者最直接的感受来说，终于，可以不用轮询了，只需要使用WebSocket就可以实现全双工通信，要给客户端推送数据更方便了。

从HTTP优化的角度来说：短连接连接到长连接，省略了重复的三次握手，WebSocket的出现，则把HTTP HEADER也省略掉了。而WebSocket，它不是HTTP协议。

 

WebSocket在底层的表现就是保持连接不断开，客户端既能接收数据也能发送数据，服务端既能接收数据也能发送数据。这在socket层面并没有什么特别，socket的接收缓存区和发送缓存区是分开的，既可以接收也可以发送。对于从socket层面写服务和应用的人来说，WebSocket并不稀奇，譬如，写一个聊天室，连接可以一直不断开的发送和接收数据。对于做WEB开发的朋友，则有很大不同，之前HTTP请求，每一次传输数据，不管是不是用了长连接都是需要有头部信息，而现在有了WebSocket，一个连接可以一直保持着，不发出FIN包，可以收发数据，是长连接，且多次请求不需要有多个头部信息。（一般的http请求，5分钟无响应后，chrome浏览器主动断开连接），

 

每一次HTTP请求都要走一遍完整的HTTP协议，这让那些需要实时传输数据的朋友很辛苦，虽然HTTP1.1带来了长连接，不用每一次都重新三次握手建立连接，省略了握手的浪费，但是长连接里每一次请求的的HTTP头都是一样的，也还是很浪费，要把长连接里的多次请求的HTTP头也消灭掉，消灭掉之后的协议叫做WebSocket，这个名字也很写实，就像是把Socket层面的东西暴露给上层应用了。

 

浏览器为了支持WebSocket，可能会做哪些事情呢？ 1是去掉超时关闭连接，这种协议就不用主动关闭了；2给后端发数据时，非首次请求不发出HTTP HEADER，后面的多次数据传输都不用再起HTTP连接了；3可以随时接收发送数据，之前都是需要客户端发起请求，然后服务端回应这样的模式来传输数据。 另外，还会做校验、编码之类的工作。

在做实际开发的时候，有浏览器支持还不够，后台也需要支持，Node上有socket.io模块可用。

在使用WebSocket的时候，要注意，后台可能经过一个个的代理，代理可能不认识WebSocket协议，可能会有超时断开连接的逻辑，这会导致长连接无法保持。 

使用WebSocket协议做聊天室，抓包：

说明：1、WebSocket借助了HTTP协议；2、这个tcp stream不会终止，它的传输内容会随着客户端跟服务端的通信而增长。

 

 WebSocket连接建立时的抓包：

 

 

 从HTTP1.0、长连接、WebSocket的发展，是不是可以看出：从无状态发展到有状态？无状态在做分布式/高并发的时候相当重要，但在明明就是有状态的场景下强制使用无状态就坏事了。

 

文中所涉及Node和html代码见github： http_persistent_connection.

本文所在： http://www.cnblogs.com/cswuyg/p/5103909.html 

如有错误请指正.

 

学习参考：http://www.plhwin.com/2014/05/28/nodejs-socketio/