详解websocket协议
⼀、websocket是什么？
websocket 是⼀个基于应⽤层的⽹络协议，建⽴在tcp 协议之上，和 http 协议可以说是兄弟的关系，但是这个兄弟有点依赖 http ，为什么这么说呢？我们都知道 HTTP 实现了三次握⼿来建⽴通信连接，实际上 websocket 的创始⼈很聪明，他不想重复的去造轮⼦，反正我兄弟已经实现了握⼿了，我⼲嘛还要重写⼀套呢？先让它去冲锋陷阵呢，我坐收渔翁之利不是更⾹ 吗，所以⼀般来说，我们会先⽤ HTTP 先进⾏三次握⼿，再向服务器请求升级为websocket 协议，这就好⽐说，嘿兄弟你先去给我排个队占个坑位建个⼩房⼦，到时候我在把这房⼦改造成摩天⼤楼。⽽且⼀般来说 80 和 443 端⼝⼀般 web 服务端都会外放出去，这样可以有效的避免防⽕墙的限制。当然，你创建的websocket 服务端进程的端⼝也需要外放出去。
很多⼈会想问，web开发 使⽤ HTTP 协议不是已经差不多够⽤了吗？为什么还要我再多学⼀种呢？这不是搞事情嘛，仔细想想，⼀门新技术的产⽣必然有原因的，如果没有需求，我们⼲嘛那么蛋疼去写那么多东西，就是因为 HTTP 这个协议有些业务需求⽀持太过于鸡肋了，从 HTTP 0.9 到现在的 HTTP3.0 ，HTTP协议可以说说是在普通的web开发领域已经是⼗分完善且⾼效的了，说这个协议养活了全球半数的公司也不为过吧，像 2.0 服务器推送技术，3.0 采⽤了 UDP ⽽放弃了原来的 TCP ，这些改动都是为了进⼀步提升协议的性能，然⽽⼤家现在还是基本使⽤的 HTTP 1.1 这个最为经典的协议, 也是让开发者挺尴尬的。
绝⼤多数的web开发都是应⽤层开发者,⼤多数都是基于已有的应⽤层去开发应⽤，可以说我们最熟悉、⽇常打交道最多的就是应⽤层协议了，底下 TCP/IP 协议我们基本很少会去处理，当然⼤⼚可能就不⼀样了，⾃⼰弄⼀套协议也是正常的，这⼤概也是程序员和码农的区别吧，搬砖还是创新，差别还是很⼤的。⽹络这种分层协议的好处我在之前的⽂章也说过了，这种隔离性很⽅便就可以让我们基于原来的基础去拓展，具有较好的兼容性。
总的来说，它就是⼀种依赖HTTP协议的，⽀持全双⼯通信的⼀种应⽤层⽹络协议。
⼆、websocket 能解决什么问题？
⼯程师应该是以解决问题为主的，如果不会解决问题，只会伸⼿，必然不会长远，有思考，才会有突破，才能⾼效的处理事情，所以websocket 到底解决了什么问题呢？它存在的价值是什么？
这还是得从HTTP说起，⼤家应该都很熟悉这门协议，我们简单说⼀下它的特点：
三次握⼿、四次挥⼿ 的⽅式建⽴连接和关闭连接
⽀持长连接和短连接两种连接⽅式
有同源策略的限制（端⼝，协议，域名）
前端websocket怎么用
单次 请求-响应 机制，只⽀持单向通信
其中最鸡肋的就是最后⼀个特点，单向通信，什么意思呐？就是说只能由⼀⽅发起请求（客户端），另⼀⽅响应请求（服务端），⽽且每⼀次的请求都是⼀个单独的事件，请求之间还⽆法具有关联性，也就是说我上个请求和下个请求完全是隔离的，⽆法具有连续性。
也许你觉得这样的说法⽐较难懂，我们来举⼀个栗⼦：
每个⼈都打过电话吧，电话打通后可以⼀直聊天是不是觉得很舒服啊，这是⼀种全双⼯的通信⽅式，双⽅都可以主动传递信息。彼此的聊天也具有连续性。我们简单把这种⽅式理解为 websocket 协议⽀持的⽅式。
如果打电话变成了 HTTP 那种⽅式呢？ 那就不叫打电话了，⽽是联通爸爸的智能语⾳助⼿了，我们知道客户端和服务端本⾝的⾝份并不是固定的，只要你可以发起通信，就可以充当客户端，能响应请求，就可以当做服务端，但是在HTTP的世界⾥⼀般来说，客户端（⼤多数情况下是浏览器）和服务器⼀般是固定的，我们打电话 去查话费，会询问要⼈⼯服务还是智能助⼿，如果选了助⼿，你只要问她问题，她就会对应的答案来回答你（响应你），⼀般都是简单的业务，你不问她也不会跟你闲聊，主动才有故事啊！
但是实际上有很多的业务是需要双⽅都有主动性的，半双⼯的模式肯定是不够⽤的，例如聊天室，跟机器⼈聊天没意思啊，⼜例如主动推送，我⽆聊的时候⼿都不想点屏幕，你能不能主动⼀点给我推⼀些好玩的信息过来。
只要做过前后端分离的同学应该都被跨域的问题折磨过。浏览器的这种同源策略，会导致 不同端⼝/不同域名/不同协议 的请求会有限制，当然这问题前后端都能处理，然⽽ websocket 就没有这种要求，他⽀持任何域名或者端⼝的访问（协议固定了只能是 ws/wss) ，所以它让⼈⽤的更加舒服
所以，上⾯ HTTP 存在的这些问题，websocket 都能解决
三、websocket 的⼯作原理
主动是 websocket 的⼀⼤特点，像之前如果客户端想知道服务端对某个事件的处理进度，就只能通过轮训( Poll )的⽅式去询问，⼗分的耗费资源，会存在⼗分多的⽆效请求，下⾯我简单说推送技术的三种模型区别：
pull (主动获取) 即客户端主动发起请求，获取消息
poll (周期性主动获取) 即周期性的主动发起请求，获取消息
push (主动推送) 服务端主动推送消息给客户端
pull 和 poll 的唯⼀区别只在于周期性，但是很明显周期性的去询问，对业务来说清晰度很⾼，这也是为什么很多⼩公司都是基于轮训的⽅式去处理业务，因为简单嘛，能⼒不够机器来撑。这也是很多公司都会⾯临的问题，如果业务达到了瓶颈，使劲的堆机器，如果⽤新技术或者更⾼级的作法，开发成本和维护成本也会变⾼，还不如简单⼀点去增加机器配置。
如果两个⼈需要通话，⾸先需要建⽴⼀个连接，⽽且必须是⼀个长链接，⼤家都不希望讲⼏句话就得重新打吧，根据上⾯说
的，websocket 会复⽤之前 HTTP 建⽴好的长链接，然后再进⾏升级，所以他和轮训的区别⼤致如下所⽰
（图⽚来源于⽹上）
图⽚省去了建⽴连接的过程，我们可以发现，基于轮训的⽅式，必须由客户端⼿动去请求，才会有响应，⽽基于 websocket 协议，不再需要你主动约妹⼦了，妹⼦也可以主动去约你，这才是公平的世界。
为了更好的阐述这个连接的原理，可以使⽤swoole ⾃带的 创建websocket 的功能进⾏测试，服务端代码如下，如果连接不上，可以看看是不是检查⼀下端⼝开放情况（iptables/filewall)和⽹络的连通性，代码如下：
<?php
//创建websocket服务器对象，监听0.0.0.0:9501端⼝
$ws=new Swoole\WebSocket\Server("0.0.0.0",9501);
//监听WebSocket连接打开事件
$ws->on('open',function($ws,$request){
var_dump($request->fd,$request->get,$request->server);//request 对象包含请求的相关信息
/
/$ws->push($request->fd, "hello, welcome\n");
});
//监听WebSocket消息事件
$ws->on('message',function($ws,$frame){// frame 是存储信息的变量，也就是传输帧echo"Message: {$frame->data}\n";
$ws->push($frame->fd,"server: {$frame->data}");
});
//监听WebSocket连接关闭事件
$ws->on('close',function($ws,$fd){// fd 是客户端的标志
echo"client-{$fd} is closed\n";
});
$ws->start();// 启动这个进程
通过 php-cli 我们可以启动这个常驻进程。 可以通过 netstat 命令 查看对应端⼝的监听情况
这⾥我就不写客户端了，直接⽤⽹上现成的客户端进⾏测试，我在此实验使⽤的⽹站是这个：
连接成功后我们可以看到两条记录，上⾯是该端⼝的监听情况，代表监听所有IP的9501端⼝信息 下⾯那条是由于我已经⽤客户端创建好的⼀个连接。
我们通过wireshark 可以抓到相关的报⽂ 我们来解释⼀下这个图
⾸先前三个 tcp 连接很明显就是三次握⼿了，然后第⼀个 HTTP 报⽂是请求升级为 websocket 的报⽂，我们可以把对应的应⽤层报⽂弄出来看⼀下
截图的这两个地⽅就是升级的关键了，connection 字段代表这是⼀个升级请求，upgrade 表⽰升级的是 websocket 协议 ，然后服务端⼜回复了⼀个 101 的 HTTP报⽂表⽰正在切换中，如下图所⽰
当连接建⽴完成后，我们为了保持这个连接，服务端会定时发送基于 tcp 的⼼跳包，我们可以通过抓包看到相关的报⽂
如果客户端长时间不响应，说明它挂壁了，那么服务端就会把这个连接进⾏关闭。

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