WebSocket to technologia umożliwiająca dwukierunkową wymianę danych, która wykorzystuje pojedyncze połączenie TCP do przesyłania i odbierania informacji.
Z punktu widzenia techniki, WebSocket oferuje pełny dupleks komunikacji pomiędzy serwerem a klientem, co umożliwia przekazywanie danych w czasie rzeczywistym. Na pierwszy rzut oka przypomina HTTP, ale różni się od niego pod względem zalet i zastosowań.
Podobnie jak w przypadku wpisywania „http://” lub „https://” w adresie przeglądarki w celu połączenia ze stroną, WebSocket używa własnych schematów, czyli „ws://” lub „wss://”. Nie można ich jednak użyć bezpośrednio w polu adresu przeglądarki.
Jeśli jesteś zwykłym użytkownikiem korzystającym z aplikacji lub usług w przeglądarce, te szczegóły mogą być dla Ciebie niewidoczne i nieistotne.
Jednak warto zgłębić wiedzę o WebSocket, zwłaszcza jeśli jesteś programistą. Poniżej przedstawiam kilka kluczowych zasad, wraz z rekomendowanymi serwerami WebSocket, które możesz wykorzystać.
WebSocket a HTTP – Główne Różnice
Zanim zagłębimy się w szczegóły WebSocket, warto zrozumieć fundamentalne różnice między nim a protokołem HTTP.
Komunikacja dwukierunkowa / Komunikacja jednokierunkowa
Serwer nie musi oczekiwać na żądanie klienta, aby rozpocząć przesyłanie danych po nawiązaniu połączenia. / Serwer musi czekać na żądanie klienta, co oznacza konieczność nawiązywania wielu połączeń.
Idealne rozwiązanie dla aplikacji internetowych działających w czasie rzeczywistym, np. czaty czy gry. / Stosowane w sytuacjach, gdzie nie jest wymagana komunikacja dwukierunkowa.
Połączenie pozostaje otwarte do momentu zamknięcia go przez klienta lub serwer. / Połączenie jest zamykane po każdej wymianie żądania i odpowiedzi między klientem a serwerem.
Przykłady użycia: gry wieloosobowe, komunikatory internetowe, systemy notowań giełdowych. / Przykłady użycia: wyszukiwarka internetowa, serwisy społecznościowe, powiadomienia w przeglądarce.
Jak działa serwer WebSocket?
Serwer WebSocket działa poprzez nasłuchiwanie na określonym porcie serwera TCP.
Serwer odgrywa kluczową rolę w procesie nawiązywania połączeń. W tym celu serwer:
- Analizuje żądania przesyłane przez klientów.
- Wysyła odpowiedzi z serwera do klientów.
- Monitoruje połączonych klientów.
- Dekoduje zamaskowane dane (zaszyfrowane) otrzymane od klienta.
Więcej informacji na temat tworzenia serwerów WebSocket można znaleźć w oficjalnej dokumentacji Mozilli.
Proces połączenia z serwerem WebSocket
Teraz, gdy znasz już podstawy protokołu WebSocket i jego serwera, przeanalizujmy, jak przebiega proces połączenia.
Inicjalizacja połączenia WebSocket wymaga uprzedniego nawiązania połączenia HTTP.
Chociaż HTTP nie jest głównym bohaterem tej historii, to on uruchamia całą procedurę. W skrócie, cały proces można opisać w trzech krokach:
- Klient wysyła żądanie HTTP do serwera z odpowiednimi nagłówkami, wskazując chęć aktualizacji protokołu.
- W odpowiedzi serwer informuje, że nastąpi zmiana protokołu na WebSocket.
- Klient weryfikuje, czy aktualizacja połączenia przebiegła pomyślnie i przygotowuje się do przesyłania danych.
Jeśli interesuje Cię szczegółowe działanie, model zabezpieczeń, wymagania klienta i serwera oraz inne aspekty, odsyłam do dokumentu „Internet Standards Track”, gdzie znajdziesz więcej informacji.
Dlaczego WebSockets są preferowane dla połączeń w czasie rzeczywistym?
Technologia WebSockets powstała w odpowiedzi na ograniczenia protokołu HTTP.
Połączenia HTTP są jednokierunkowe – na każde żądanie i odpowiedź trzeba czekać na zakończenie danego procesu, zanim będzie można rozpocząć kolejny.
Istnieje obejście tego problemu, tzw. długie odpytywanie (ang. long polling), które polega na wydłużeniu czasu oczekiwania na odpowiedź serwera, umożliwiając mu przesyłanie danych bez generowania nowego żądania HTTP.
Takie rozwiązanie jednak obciąża serwer, nawet gdy nie ma danych do przesłania.
Połączenia w czasie rzeczywistym nie mogą sobie pozwolić na takie opóźnienia. Dane muszą być przesyłane w sposób ciągły i natychmiastowy, aby sprostać potrzebom klienta.
WebSockets zapewniają pełny dupleks komunikacji, utrzymując otwarte połączenie dopóki serwer lub klient go nie zamknie.
Dzięki temu uzyskujemy niezawodność i dwukierunkową komunikację niezbędną do tworzenia aplikacji działających w czasie rzeczywistym.
Jeśli chcesz wykorzystać te zalety w swoich aplikacjach, poniżej znajdziesz listę kilku doskonałych serwerów WebSocket:
Soketi
Soketi to proste, bezpłatne i otwarte oprogramowanie, które pozwala skupić się na architekturze serwerów. Jest szybkim serwerem WebSocket kompatybilnym z Pusher, oferując jednocześnie wbudowane narzędzia do zarządzania aplikacjami.
Zapewnia także opcję bezserwerowego WebSocket, którą można wdrożyć w środowisku Cloudflare Workers. W chwili pisania artykułu, opcja ta była w fazie otwartej bety.
Jeśli potrzebujesz serwera WebSocket z pełną możliwością dostosowania do własnych potrzeb, Soketi jest bardzo dobrym wyborem.
Niestety, nie oferuje on lokalnych ani zarządzanych rozwiązań.
Socket.IO
Socket.IO to kolejny projekt open source, który umożliwia komunikację o niskim narzucie między serwerem a klientem.
Obsługuje powrót do długiego odpytywania HTTP w przypadku utraty połączenia i automatyczne ponowne łączenie.
Ponadto jest kompatybilny z Deno, nowoczesnym środowiskiem uruchomieniowym dla JavaScript i TypeScript, opartym na Rust.
Jest to niezwykle popularny i darmowy serwer WebSocket, który można wdrożyć na własnym serwerze. W celu uzyskania dodatkowych informacji zapoznaj się z oficjalną dokumentacją, ponieważ nie oferuje on usług wdrożeniowych w środowisku lokalnym.
Pie Socket
Jeśli szukasz rozwiązania WebSocket dla swojego przedsiębiorstwa i jesteś gotów za nie zapłacić, Pie Socket to doskonała opcja.
Pie Socket to usługa premium, z której korzystają firmy takie jak RedHat i Akamai.
Oferuje również API WebSocket dla urządzeń mobilnych, komputerów stacjonarnych i Internetu Rzeczy (IoT). Możesz wybrać preferowany region serwera, uzyskać wsparcie w zakresie blockchain i priorytetową obsługę klienta.
Pie Socket oferuje 14-dniowy okres próbny bez konieczności podawania danych karty kredytowej.
Socket Cluster
Socket Cluster to interesujący zestaw narzędzi, które można wdrożyć również na platformie Kubernetes.
Obsługuje uwierzytelnianie JWT, umożliwia monitorowanie i ograniczanie przepływu danych oraz pomaga zapobiegać wyciekom pamięci. SocketCluster zapewnia również, że kolejność wiadomości nie zostanie zakłócona oraz że skalowanie jest proste.
ws
ws to biblioteka Node.js WebSocket, charakteryzująca się prostotą obsługi i szybką implementacją klienta i serwera.
Jest to popularna biblioteka klienta i serwera WebSocket dla aplikacji Node.js, oferująca wiele funkcji. Jest to kolejny darmowy projekt open source, który można dopasować do swoich potrzeb.
Cowboy
Cowboy to prosty, szybki serwer HTTP z obsługą WebSocket, napisany w języku Erlang.
Dzięki wykorzystaniu Erlanga idealnie nadaje się do budowy aplikacji czasu rzeczywistego, które wymagają wysokiej dostępności. Można go na przykład wykorzystać w systemach bankowych i e-commerce.
Sockette
Sockette to lekkie opakowanie wokół WebSocket, umożliwiające automatyczne ponowne nawiązywanie połączenia w przypadku jego utraty.
Niestety, projekt nie jest już aktywnie rozwijany, ale możesz go wypróbować w swoim przypadku użycia.
websocketd
Websocketd to narzędzie wiersza poleceń, które pozwala opakować istniejący program i udostępnić go przez WebSocket.
Powinno to ułatwić tworzenie aplikacji obsługujących WebSocket.
Podobnie jak poprzedni projekt, nie jest już aktywnie rozwijany. Możesz jednak wypróbować go w swoim przypadku użycia. Więcej szczegółów znajdziesz na stronie projektu w serwisie GitHub.
NetCoreServer
Zgodnie z nazwą, NetCoreServer to biblioteka .NET Core (napisana w C#) obsługująca protokoły HTTP(S), WebSocket i inne protokoły połączeń.
Obsługuje integrację protokołu komunikatów z Fast Binary Encoding, zapewniając, że asynchroniczny serwer gniazd jest ultraszybki i ma małe opóźnienia.
Więcej informacji znajdziesz na stronie projektu w serwisie GitHub oraz w dokumentacji.
Serwer WebSocket – niezbędny element komunikacji w czasie rzeczywistym
Możesz wybrać dowolny serwer WebSocket i wdrożyć go zgodnie z własnymi wymaganiami. Wiele z nich korzysta z mechanizmu reverse proxy, aby minimalizować obciążenie serwera i zapewnić jego maksymalną responsywność.
Miliony użytkowników codziennie korzystają z usług wykorzystujących protokół WebSocket. Od aplikacji do rozmów na żywo po gry online, bez serwera WebSocket mielibyśmy poważne problemy z szybką komunikacją i przesyłaniem informacji.
Z tego powodu wybór odpowiedniego serwera WebSocket jest kluczowy. Samodzielne zarządzanie nim jest bardzo ważne, jeśli chcesz mieć pełną kontrolę i nieograniczoną skalowalność przy zredukowanych kosztach.
Wybierz serwer, który zapewni najwyższy poziom niezawodności, na jaki zasługuje Twój projekt.
newsblog.pl
Maciej – redaktor, pasjonat technologii i samozwańczy pogromca błędów w systemie Windows. Zna Linuxa lepiej niż własną lodówkę, a kawa to jego główne źródło zasilania. Pisze, testuje, naprawia – i czasem nawet wyłącza i włącza ponownie. W wolnych chwilach udaje, że odpoczywa, ale i tak kończy z laptopem na kolanach.