Websocket 可以玩出些什么花儿？
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2022-02-14 23:24
大厂技术 坚持周更 精选好文
一、首先我们要了解 Websocket 握手的原理
请求头特征
HTTP 必须是 1.1 GET 请求
HTTP Header 中 Connection 字段的值必须为 Upgrade
HTTP Header 中 Upgrade 字段必须为 websocket
Sec-WebSocket-Key 字段的值是采用 base64 编码的随机 16 字节字符串
Sec-WebSocket-Protocol 字段的值记录使用的子协议，比如 binary base64
Origin 表示请求来源
响应头特征
状态码是 101 表示 Switching Protocols
Upgrade / Connection / Sec-WebSocket-Protocol 和请求头一致
Sec-WebSocket-Accept 是通过请求头的 Sec-WebSocket-Key 生成
二、短连接轮询、长连接、Websocket 横向对比
1. 短连接轮询
很耗费 TCP 连接
而且 Header 重复发送
且通过宏任务发起，受限于 Event Loop，无法保证及时性
同时无效请求会很多
2. 长连接
HTTP keep-alive 开启后虽然 TCP 可以复用，但是 Header 重复的问题并没有解决
同时 HTTP keep-alive 还有一个有效期，有效期结束后服务端会发侦查帧探查 TCP 是否有效
题外话：
HTTP keep-alive 的作用是，告知服务端持久化当前的 TCP 连接，不要立即断开，以便后续的 HTTP 请求复用它，也就是我们所说的「长连接」
HTTP 的 keep-alive 是为了让 TCP 活久一点，而 TCP 本身也有一个 keepalive（注意没有横杠哦）机制。这是 TCP 的一种检测连接状况的保活机制，keepalive 是 TCP 保活定时器：TCP 建立后，如果闲置没用，服务器不可能白等下去，闲置一段时间[可设置]后，服务器就会尝试向客户端发送侦测包，来判断 TCP 连接状况，如果没有收到对方的回答（ACK包），就会过一会[可设置]再侦测一次，如果多次[可设置]都没回答，就会丢弃这个 TCP 连接
（TCP keepalive 保活示意图）
3. Websocket
和 HTTP 一样都是建立在 TCP 协议之上，但只需一次 HTTP 握手，就能建立持久性连接，后续就不走 HTTP 了,而是 WebSocket 特有的数据帧
全双工通信，双向数据传输
数据格式轻量，且支持发送二进制数据，支持 ws 和加密的 wss
三、我在微信小程序中利用 WebSocket 都捣鼓了什么？
1 验签鉴权及对应的容错策略（登录态要求、峰值访问、服务端宕机异常）
背景与目的：
websocket 握手后，接口请求即可以放弃 HTTP 改走 weboskcet，但大部分业务接口都要求登录态，因此握手成功后必须先走一次签名鉴权，获取登录态
当出现大流量访问的场景（如大促、热点活动等）或服务端出 bug 而导致服务端宕机，前端会做 对应容错，将位于内存的等待队列中的待发送请求立即降级成 HTTP 发送出去
伪码示意：
SocketTask.onOpen(function () {
SocketTask.sendSocketMessage({
msg_type: '验签'，
token: 'xxx'
}, (response) => {
console.log(response.user_id, response.access_token)
// 通道可用，打个标记
global.isSocketAvaliable = true;
})
})
2 心跳保活（减少 TCP 占用）
背景与目的：为了减少 TCP 连接的无效占用，客户端定时发送一个空包到服务端，告知服务端不要销毁这条 socket，如果服务端超过一定时间都没收到心跳包，则将关闭并销毁该 socket
伪码示意：
SocketTask.onOpen(function () {
SocketTask.sendSocketMessage({
msg_type: '验签'，
token: 'xxx'
}, (response) => {
console.log(response.user_id, response.access_token)
// 通道可用，打个标记
global.isSocketAvaliable = true;
// 验签成功，开始定时发送心跳包
setInterval(() => {
SocketTask.sendSocketMessage({
msg_type: '心跳'
});
});
});
})
3 模拟 RTT（用于弱网体验优化）
背景与目的：在发送心跳包时，可得知一个心跳包的 RTT，以此模拟当前用户网络环境的 TCP RTT，并据此计算出平滑 RTO，用于弱网体验优化
伪码示意：
SocketTask.onOpen(function () {
SocketTask.sendSocketMessage({
msg_type: '验签'，
token: 'xxx'
}, (response) => {
console.log(response.user_id, response.access_token)
// 通道可用，打个标记
global.isSocketAvaliable = true;
// 验签成功，开始定时发送心跳包
setInterval(() => {
// 计算 RTT
const begin = Date.now();
SocketTask.sendSocketMessage({
msg_type: '心跳'
}, () => {
const end = Date.now();
const RTT = begin - end;
const smoothedRTO = cal(RTT);
global.smoothedRTO = smoothedRTO;
});
});
});
});
4 Snappy 压缩（横向对比了 gzip / zip / 7z）
背景与目的：在小程序中引入第三方压缩包（牺牲小程序包体积），减少 websocket 传输的字节数
伪码示意：
import Snappy from 'snappy';
SocketTask.sendSocketMessage = function (msg) {
const encryptedMsg = Snappy.encode(msg);
wx.send(encryptedMsg);
}
5 重连（阶梯式错位重连，避免拥挤）
背景与目的：用户的网络环境不稳定，可能会存在主动 / 被动断开 socket 的情况，需要进行自动重连
伪码示意：
SocketTask.onClose(function () {
// 限定最大重连次数
if (retryCount > maxCount) {
return;
}
retryCount++;
setTimeout(() => {
SocketTask.connectSocket();
}, retryCount * 1000 + Math.random() * 1000);
});
6 埋点中间层缓存（重复的用户信息可以不用每次都上报，支持刷新缓存）
背景与目的：为减少网络传输的包体积，通过 websocket 上报埋点日志时，可以把部分重复字段值在第一次上报时缓存在服务端，从第二次上报开始只上报值不重复的字段，然后由服务端做日志合并
伪码示意：
SocketTask.sendSocketMessage({
msg_type: '埋点日志'，
logs: {
country: 'China', // 可缓存字段
city: '北京', // 可缓存字段
platform: '安卓', // 可缓存字段
click_some_btn: true // 动态变化的埋点字段
},
cacheFields: ['country', 'city', 'platform'] // 只在第一次上报时携带
});
7 启用 TCP_NODELAY
TCP_NODELAY 是用来禁用 Nagle 算法的。Nagle 算法设计的目的是提高网络带宽利用率，其核心思路是「合并小的 TCP 包为一个大的 TCP 包」，避免过多的小包的 TCP 头部浪费网络带宽
参考资料：https://www.zhihu.com/question/42308970
H5-Dooring, 让H5制作, 更简单
❤️ 谢谢支持
以上便是本次分享的全部内容，希望对你有所帮助^_^
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