websocket的学习 shuitang

参考:http://www.ruanyifeng.com/blog/2017/05/websocket.html

先介绍 Web 服务

主流的Web服务,REST:

他的每一次请求都是一个HTTP请求,然后根据不同的method来处理不同的逻辑。

游戏服务里面使用 Socket来编写服务端,因为HTTP协议相对而言比较耗费性能。

Socket 编程

Socket是一种文件描述符,网络的Socket数据传输时一种特殊的I/O。Socket具有一个类似于打开文件的函数调用:Socket(),该函数返回一个整型的Socket描述符,随后的连接建立、数据传输等操作都是通过该Socket实现的。

Socket类型有两种,一种是流式Socket,另一种是数据报式Socket , 前者是TCP, 后者是UDP。

进程通信:标识一个进程的方法:使用三元组(ip地址,协议,端口号)来标识网络的进程。网络中进程的通信是使用套接字来编程。

Go 支持的 IP 类型

type IP []byte
net.ParseIP(s string) IP

TCP Socket

客户端可以向远端某台主机的某个网络端口发送一个请求,然后得到在机器的端口上监听的服务反馈信息。作为服务端,需要把服务绑定到某个指定端口,并且在此端口上监听,当客户端来访问时能够读取信息并且写入反馈信息。

Go的相关操作

下面的函数是用来进行交互的通道。

net包中的 TCPConn;
func (c* TCPConn) Write(b []byte)(int,error)
func (c *TCPConn) Read(b []byte)(int, error)

TCPConn可以用在客户端和服务器端来读写数据。

TCP client

Go语言中通过net包中的DialTCP函数来建立一个TCP连接,并返回一个TCPConn类型的对象,当连接建立时服务器端创建一个同类型的对象,此时客户端和服务器端通过各自拥有TCPConn对象来进行数据交换。

建立一个TCP连接的函数如下:

func DialTCP(network string, laddr, raddr *TCPAddr) (*TCPConn, error)

TCP server

服务端需要绑定服务到指定的端口:

func ListenTCP(network string, laddr *TCPAddr) (*TCPListener, error) //监听
func (l *TCPListener) Accept() (Conn, error) //接到连接

UDP类似,只是少了accept这个步骤。

为什么需要 WebSocket

解决 HTTP 协议的一个缺陷:通信只能由客户端发起。

即只要有客户端向服务器发起单向请求。如果服务器有连续的变化,那么只能使用轮询的方式,这样的效率比较低,非常浪费资源。WebSocket 就是为了解决这个问题。

原理

客户端可以向服务器发送消息,服务器也可以主动向客户端推送消息。

其他特点:

  • 建议在 TCP 协议之上,服务器端的实现比较容易。

  • 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,因此握手时不容易屏蔽,能通过各种 HTTP 代理服务器。

  • 没有同愿限制,客户端可以与任意服务器通信。

  • 协议标识符是 ws( 如果加密,则为wss),服务器网址就是 URL。

    ws://example.com:80/some/path
    

采用了一些特殊的报头,使得浏览器和服务器只需要一个握手的动作,就可以在浏览器和服务器之间建立一条连接通道。且此连接会保持在活动状态。

WebSocket 的协议颇为简单,第一次handshake 通过以后,连接便建立成功,其后的腾讯数据都是以"\x00"开头, 以 \xFF 结尾。浏览器发出WebSocket连接请求,然后服务器发出回应,然后连接建立成功,这个过程通常称为”握手“(handshaking)。

Go 实现 WebSocket

https://pkg.go.dev/mod/github.com/gorilla/websocket

Server端

从发送来的 http 请求获得一个 *Conn:

var upgrader = websocket.Upgrader{
    ReadBufferSize:  1024,
    WriteBufferSize: 1024,
}

func handler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    conn, err := upgrader.Upgrade(w, r, nil)
    if err != nil {
        log.Println(err)
        return
    }
    ... Use conn to send and receive messages.
}

使用 WriteMessageReadMessage 方法来发送和接收消息。消息的类型是 a slice of bytes。

for {
    messageType, p, err := conn.ReadMessage()
    if err != nil {
        log.Println(err)
        return
    }
    if err := conn.WriteMessage(messageType, p); err != nil {
        log.Println(err)
        return
    }
}

也可以使用 io.WriteCloserio.Reader接口来发送和接收消息。

for {
    messageType, r, err := conn.NextReader()
    if err != nil {
        return
    }
    w, err := conn.NextWriter(messageType)
    if err != nil {
        return err
    }
    if _, err := io.Copy(w, r); err != nil {
        return err
    }
    if err := w.Close(); err != nil {
        return err
    }
}

Data Message 的格式

有两种,text 和 二进制格式的消息。text 文本消息被解码成 UTF-8 的文本。二进制格式的消息的解码需要应用程序自己来控制。包使用了 TextMessageBinaryMessage 整数常量来表示两种消息格式。

控制消息 Control Messages

并发

至多一个reader和一个writer并发。

REST架构

REST(representational state transfer)。

主要的概念:

  • 资源(resource)

    资源通过URI来定位,一个URI表示一个资源。平常在网上的一个视频等等。

  • 表现层(representation)

    资源是做为一个具体的实体信息,他可以有多种的展现方式。把实体展现出来就是表现层,例如一个txt文本信息,他可以输出为html、json、xml等格式,一个图片也可以有png,jpg等方式展现。

  • 状态转换 ( state transfer )

    客户端和服务器的一个互动过程。这个过程的数据和状态全部保存在服务器端,所以如果服务器端改变数据和状态的变化,肯定要通过某种方式来通知它。

RESTful 框架:

  • 每一种 URI 代表一种资源;
  • 客户端和服务器之间,传递这种资源的某种表现层
  • 客户端通过四个 HTTP 动词,对服务端资源进行操作,实现“表现层状态转化”

最重要的原则:客户端和服务器之间的交互在请求之间是无状态的,即从客户端到服务器的请求必须包含理解请求所必需的信息。

另一个原则就是 REST 原则是系统分层的,这表示组件无法了解除了与它直接交互的层次之外的组件。

RPC

远程过程调用,Go 的标准包已经提供了对RPC的支持,而且支持三个级别的RPC:TCP、HTTP、JSONRPC。内部采用了Gob来编码。

Go RPC的函数只有符合下面的条件才能被远程访问,不然会被忽略,详细的要求如下:

  • 函数必须是导出的(首字母大写)
  • 必须有两个导出类型的参数,
  • 第一个参数是接收的参数,第二个参数是返回给客户端的参数,第二个参数必须是指针类型的
  • 函数还要有一个返回值error

举个例子,正确的RPC函数格式如下:

func (t *T) MethodName(argType T1, replyType *T2) error

T、T1和T2类型必须能被encoding/gob包编解码。

任何的RPC都需要通过网络来传递数据,Go RPC可以利用HTTP和TCP来传递数据,利用HTTP的好处是可以直接复用net/http里面的一些函数。