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系统设计基础知识(十一)WebSocket协议

  Websocket 使浏览器具有实时的双向通信能力。它可以打开用户浏览器和服务器之间的交互式通信会话。它提供了一种通过持久连接在客户端和服务器之间交换数据的方法。
  系统设计基础知识系列第十一章WebSocket协议。你可以阅读我以前的文章
  系统设计基础知识(一) - 网络
  系统设计基础知识(二)—数据库
  系统设计的基础知识(三)吞吐量和延迟
  系统设计基础知识(四)—系统可用性
  系统设计基础知识(五)—缓存
  系统设计基础知识(六)—缓存区
  系统设计基础知识(七)—代理
  系统设计基础知识(八)了解IP地址和端口
  系统设计基础知识(九)—负载均衡器
  系统设计基础知识(十)—DNS
  首先我们要明白,WebSocket本质上是一个计算机网络应用层的协议,用来弥补HTTP协议持久通信能力的不足。
  HTTP 协议是一种无状态协议。每个新的 HTTP 请求只能由客户端发起。每个 HTTP 请求都已完全结束。虽然HTTP1.1增加了keep-alive请求头,可以通过一个channel进行多次请求,但本质还是一样的。
  建立连接->传输数据->传输后断开
  WebSocket 是 TCP 传输协议,复用 HTTP 握手通道。可实现全双工和长连接通信。可以在单个 TCP 连接上进行全双工通信,可以更好地节省服务器资源和带宽,实现实时通信。客户端和服务器只需完成一次握手,两者之间就可以建立持久连接。
  WebSocket 是一种基于 TCP/IP 协议、独立于 HTTP 协议的通信协议。
  HTTP 协议本身并没有持久的通信能力,但是我们在实际应用中需要这种能力。WebSocket 解决了 HTTP 的这些问题。当服务端完成从 HTTP 到 WebSocket 的协议升级后,服务端可以主动向客户端推送信息。2011年被 互联网工程任务组(IETF)指定为标准 RFC6455 ,并更新为 RFC7936  . 于是,在HTML5标准中加入了WebSocket协议的相关API,只要实现了HTML5标准的客户端,就可以与支持WebSocket协议的服务器进行全双工持久通信。由于 WebSocket 只需要一次 HTTP 握手,服务器可以一直与客户端通信,直到连接关闭,解决了服务器重复解析 HTTP 协议的需要,减少了资源开销。
  WebSocket 的特点 2路通讯 有状态的 可以在浏览器中使用
  WebSocket协议原理
  WebSocket 协议需要建立 TCP 连接来传输数据。具体实现是通过HTTP协议建立通道,然后使用WebSocket协议进行通信,所以WebSocket协议和HTTP协议有一定的交叉关系。
  WebSocket 协议端口 = 80
  WebSocket SSL 协议端口 = 443
  Handshake WebSocket 也有一个握手过程,然后就可以正式发送和接收数据了。客户端发送的数据格式如下: 客户端请求消息
  客户端发起 WebSocket 协议请求。 GET /chat HTTP/1.1 Upgrade: websocket Connection: Upgrade Host: server.example.com Origin: http://example.com Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ== Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat Sec-WebSocket-Version: 13
  与传统 HTTP 消息的区别: Upgrade: websocket Connection: Upgrade
  这两行表示 WebSocket 协议已启动。 Sec-WebSocket-Key:dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==  Sec-WebSocket-Version:13
  Sec-WebSocket-Key  它由浏览器随机生成,并针对恶意或无意的连接提供基本保护(Base64 编码值)。
  Sec-WebSocket-Version  表示 WebSocket 的版本。最初WebSocket协议太多,不同厂商有自己的协议版本,现在已经确定了。如果服务器不支持该版本,则需要返回一个 Sec-WebSocket-Versionheader  ,其中包含服务器支持的版本号。
  创建一个 WebSocket 对象: var ws = new websocket("ws://127.0.0.1:8001");
  ws  表示使用WebSocket协议,后面是地址和端口
  2. 服务器响应消息 HTTP/1.1 101 Switching Protocols Upgrade: websocket Connection: Upgrade Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo= Sec-WebSocket-Protocol: chat 101  状态码表示服务器已经理解了客户端的请求,会通过 Upgrade  消息头通知客户端使用不同的协议来完成请求 101 Switching Protocols  显示HTTP请求完成后响应的状态码,表示协议已经切换,表示WebSocket协议通过HTTP协议建立传输层的TCP连接,然后与HTTP协议无关. Sec-WebSocket-Accept  由服务器确认并加密 Sec-WebSocket-Key  Sec-WebSocket-Protocol  代表最终使用的协议 Sec-WebSocket-Accept
  计算方法:将 Sec-WebSocket-Key  请求头中的值添加到专用UUID。摘要由 SHA1 计算并转换为 base64 字符串。 Sec-WebSocket-Key  /的转换 Sec-WebSocket-Accept  只能带来基本的保证,但是连接是否安全,数据是否安全,客户端/服务器是否合法, ws  客户端, ws  服务器,都没有实际的保证。
  WebSocket 数据帧
  WebSocket 以帧为单位传输数据。帧是客户端和服务器之间数据传输的最小单位。 当数据过大时,可以将消息拆分成多帧发送。 解码是恢复完整的消息
  帧头中的操作码字段 FIN ,长度为 1 位,该标志用于指示当前帧是消息的最后一段。FIN字段全部为0,最后一帧的FIN字段为1。如果消息没有被分段,那么一帧包含完整的消息,它的FIN字段值为1。 RSV 1~3  — 这 3 个字段是保留字段,仅在 WebSocket 扩展中使用。如果接收方接收到 RSV 1~3 不全为 0 的帧,则这 3 个字段应设置为 1。 2 方尚未协商使用 WebSocket 协议扩展,接收方应立即终止 WebSocket 连接 Opcode ,长度为4位,该字段将指示帧的类型 0x0  — 延续帧 0x1  — 文本框 0x2  — 二进制帧 0x3~7 ,目前保留,以后会作为更多的非控制帧使用 0x8—— 连接关闭 0x9  — 当前 ping 帧 0xA  — 当前的乒乓帧 0xB ~F—— 目前保留,未来将用作更多控制帧 Mask ,长度为1位,该字段为标志位,用于指示该帧的数据(有效载荷)是否被屏蔽。 Payload Len  — 帧有效载荷的长度(以字节为单位),该字段的长度是可变的,可能是 7 位,可能是 7+16 位,也可能是 7+64 位。 Masking-key  — 当 Mask 标志为 1 时,表示这是一个被掩码覆盖的帧。此时存在Masking-key字段,长度为32位。发送到服务器的帧必须用掩码覆盖。该字段的值由客户端使用具有足够大熵值的随机数生成器生成。 Payload—— 这个字段的长度是任意的,这个字段是帧的数据部分。
  WebSocket 控制类框架
  主要用于传递一些连接控制信息 关闭框架 ——用于关闭 WebSocket 连接 Ping Frame—— 检测帧,主要用于实现WebSocket层的Keep-Alive,或者检测对方是否还处于活跃状态 Pong Frame  — 是 Ping Frame 的响应,一方面,接收方在收到 Ping 帧后应立即发回 Pong Frame,并且 Payload 的内容必须与 Ping 帧相同。 状态码
  连接成功状态码
  101 - HTTP 协议切换到 WebSocket 协议
  连接关闭状态码
  1000:正常断开
  1001:服务器断开连接
  1002:WebSocket 协议错误
  103:客户端接受不支持的数据格式
  1006:异常关机
  1007:客户端接受了无效的数据格式(短信编码不是utf-8)
  1009:传输数据量太大
  1010:客户端终止连接
  1011:服务器终止连接
  1012:服务器正在重新启动
  1013:服务器暂时终止
  1014:通过网关或代理向服务器请求,服务器无法及时响应
  1015:TLS 握手失败
  WebSocket断线的原因 网络状态不好 数据被各种类型(路由器、防火墙、代理服务器)阻止 网络服务器故障
  WebSocket断开连接的解决方案 Heartbeat Reconnection  — 它是通过 ping/pong(常规帧/控制帧)的服务器端实现来实现的。服务器向客户端发送ping 0x9 消息,客户端自动返回pong 0xA 消息。客户端定期向服务器发送消息。这里的消息是指WebSocket协议的数据帧,不需要通过代码实现。不同客户端发送消息的时间间隔不同。
  优势 更少的控制开销 ——数据包头协议更小,不像 HTTP 为每个请求携带一个完整的头 更强的实时性 ——相比HTTP请求需要等待客户端发起请求,服务端可以响应,延迟明显更小 保持连接状态 ——通信创建后,可以省略状态信息。 更好的二进制支持 ——定义了二进制帧,更好地处理二进制内容 支持扩展 ——用户可以扩展WebSocket协议,实现一些自定义的子协议 更好的压缩 ——WebSocket可以继续使用之前内容的上下文,可以显着提高压缩比
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广东一上门女婿入赘炒股世家,只因看不懂均线被全家人嫌弃针对均线是技术指标里的关键一个要素。那均线到底是什么?怎么看以及怎么去应用呢?接下来圆圆给各位简单解说一下均线的定义和一些均线常见的形态,希望能够帮助到各位。均线为什么好用?1均线是什对比十八线小城市,在一线大城市收入多少才能过得舒坦?前言公开数据显示2021年全国各城市平均工资排名数据公布,在2021年第三季度全国38个城市平均薪酬排行榜中,以北上广等一线城市平均工资收入最高,北京市作为经济最发达的城市之一,以俄罗斯北冰洋沿岸的最大城市阿尔汉格尔斯克阿尔汉格尔斯克位于北德维纳河三角洲上,河口附近,是阿尔汉格尔斯克州的首府,名字源于十二世纪诺夫哥罗德人在北德维纳河畔建立的大天使米迦勒修道院。历史上是俄罗斯重要的港口,从17世纪初我不过低配人生北京冬奥会已经闭幕,本次冬奥会18岁的谷爱凌进入到公众的视野。随着大众的关注,谷爱凌的经历和学历也被曝光。学霸家庭福布斯中国名人榜榜上有名近满分考入斯坦福大学多块金牌获得者,各种优佛教胜地九华山游记昨日农历正月十五,与几个同事一起去九华山观景游玩了。至此,安徽三大名山(黄山,天柱山,九华山)我俱已看遍。大学期间我也曾跟同学一起去过茅山派的那个茅山镇江焦山,北固山南京钟山句容宝海南岛是一个旅游胜地海南岛的三亚市。位于海南岛最南端。是享誉国内外的热带海滨旅游城市,也是一个超级好玩的地方。要是胆儿够大。你可以去海底潜水,看看娱乐世界。什么?太刺激,受不了。那就依着海边。懒洋洋的三峡大坝建成十几年,为何去年才满负荷发电?2250万千瓦能干什么根据长江电力三峡电厂发布消息称,2021年8月30日0时22分,在确保防洪安全的前提下,三峡电站34台机组全开并网运行,总出力达2250万千瓦,实现2021年首次满负荷运行。那么三巴基斯坦建大坝,预估成本千亿,中国承建只收190亿,会亏本吗?2020年7月,巴基斯坦的巴沙水电站正式举行开工仪式,作为中国的全天候战略合作伙伴,巴基斯坦被中国网名亲切地称为巴铁。而中巴友谊长存更被写进了巴基斯坦的教科书,从上世纪六十年代开始情人节推荐泰国曼谷6处祈福胜地爱情事业双丰收每年情人节,情侣之间都会互送礼物,让双方都感受到对方对自己的喜欢。对于一些渴望脱单的朋友来说,情人节受到的伤害成倍增加。近日,泰国旅游达人总结了曼谷的祈福胜地,既能求脱单,又能求暴北京小众观雪胜地,北京罗马湖湿地公园等着你来打卡北京的雪景真的是太美了,一场飘雪过后,可以看到各种唯美雪景,有故宫的红墙白雪,也有神圣纯洁的园林雪景,值此下雪之际,和小伙伴们一起赏雪戏雪踏雪,看最美的京城雪景。在北京赏雪,除了到俄罗斯和格鲁吉亚的战备公路,沿途风景画,成为旅游胜地卡兹别克,一个不会让你失望的地方,从俄罗斯过来格鲁吉亚都要经过这里,所以这里成为了他们当地一个战备公路,我沿途风景真的是太美了。从首都第比利斯到卡兹别克的方法主要有两个,小巴或包车
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