本文主要從實踐角度介紹長、短連接在TCP層面的表現,借助Node.JS搭建后台服務,使用WinHTTP、Ajax做客戶端請求測試,最后簡單涉及WebSocket。
關鍵字:長連接、短連接、Node.JS、WebSocket.
一兩年前,在理論上對長短連接做了學習,那時的技能以客戶端為主,所以也止步於客戶端和網絡抓包,兩年來后台技術漸有把握,打算從前到后的實踐一遍。如對理論有不理解的,可以先google/百度 一下,或者看看這篇偏理論的介紹:HTTP的長連接和短連接。
1 短連接的表現
先寫個簡單的server看看短鏈接的效果,在8124端口上創建WEB服務,給客戶端返回Hello World\n,然后斷開連接,代碼:
/** * * @file 短連接測試服務 * * 啟動: node short.js * * @authoer cswuyg * */ var os = require('os'); var http = require('http'); var server = http.createServer(function(req, res) { console.log(req.connection.remoteAddress + ':' + req.connection.remotePort); res.writeHead(200, {'Content-Type': 'text/plain'}); res.end('Hello World\n'); res.destroy(); // destroy immediately }).listen(8124); console.log('start ' + os.hostname() + ':8124');
在瀏覽器訪問:http://hostname:8124
使用WireShark抓包:


注意到了嗎?上面的FIN 是由8124端口,也就是我們的WEB服務發出來的,及時的銷毀了連接。多次刷新瀏覽器頁面,每次都是不同的客戶端端口發起請求,不會復用舊連接。
2 長連接的表現
(1)WEB服務代碼:
/** * * @file 長連接測試服務器 * * 啟動: node persistent.js * * ./a.html 為同目錄下的ajax請求測試文件 * * @authoer cswuyg * */ var os = require('os'); var http = require('http'); var fs = require('fs'); var server = http.createServer(function(req, res) { if (/^\/a.html/.test(req.url)) { fs.createReadStream('a.html').pipe(res); } else { console.log(req.connection.remoteAddress + ':' + req.connection.remotePort); res.writeHead(200, {'Content-Type': 'text/plain'}); res.end('Hello World\n'); } }).listen(8124); server.setTimeout(0); //設置不超時,所以服務端不會主動關閉連接 console.log('start ' + os.hostname() + ':8124');
(2)使用WinHTTP測試:
如果我們使用WinHTTP去獲取數據,在這份代碼上做修改:
https://github.com/cswuyg/win_net/blob/master/winhttp_get_file/winhttp_get_test/http_get/http_get.cpp
代碼節選:
xx: const wchar_t* lpszAcceptedType[] = {L"*/*", NULL}; request_handle_ = ::WinHttpOpenRequest(connect_handle, L"GET", url_path_.c_str(), L"HTTP/1.1", WINHTTP_NO_REFERER, lpszAcceptedType, 0); if (request_handle_ == NULL) { return FALSE; } DWORD time_out = 5000; ::WinHttpSetOption(request_handle_, WINHTTP_OPTION_CONNECT_TIMEOUT, &time_out, sizeof(DWORD)); ::WinHttpSendRequest(request_handle_, WINHTTP_NO_ADDITIONAL_HEADERS, 0, WINHTTP_NO_REQUEST_DATA, 0, 0, 0); ::WinHttpReceiveResponse(request_handle_, NULL); Recv(); goto xx; //測試代碼,不懼goto~
代碼思路就是connect handle打開之后,后面不同url的請求(當然是同域名下的)可以復用這個connect handle。
使用WireShark抓包,效果:
注:WinHTTP connect handle復用這是瀏覽器開發者的事情,WEB開發者不會關心到它。

(3)如果我們使用js代碼來測試長連接效果呢?
使用ajax,
a.html:
<script type="text/javascript" src="http://libs.baidu.com/jquery/2.1.4/jquery.min.js"></script> <script> function callNode() { $.ajax({ cache : false, url : 'http://xxxxxyouhost:8124', data : {}, success : function(response, code, xhr) { console.log(response); console.log(code); callNode(); } }); }; callNode(); </script>
在瀏覽器訪問:http://hostname:8124/a.html
后台上看效果:


刷刷刷的顯示出客戶端的多次請求都是一樣的IP和端口。
3、WebSocket
從WEB開發者最直接的感受來說,終於,可以不用輪詢了,只需要使用WebSocket就可以實現全雙工通信,要給客戶端推送數據更方便了。
從HTTP優化的角度來說:短連接發展到長連接,省略了重復的三次握手,WebSocket的出現,則把HTTP HEADER也省略掉了。而WebSocket,它不是HTTP協議。
WebSocket在底層的表現就是保持連接不斷開,客戶端既能接收數據也能發送數據,服務端既能接收數據也能發送數據。這在socket層面並沒有什么特別,socket的接收緩存區和發送緩存區是分開的,既可以接收也可以發送。對於從socket層面寫服務和應用的人來說,WebSocket並不稀奇,譬如,寫一個聊天室,連接可以一直不斷開的發送和接收數據。對於做WEB開發的朋友,則有很大不同,之前HTTP請求,每一次傳輸數據,不管是不是用了長連接都是需要有頭部信息,而現在有了WebSocket,一個連接可以一直保持着,不發出FIN包,可以收發數據,是長連接,且多次請求不需要有多個頭部信息。(一般的http請求,5分鍾無響應后,chrome瀏覽器主動斷開連接),
每一次HTTP請求都要走一遍完整的HTTP協議,這讓那些需要實時傳輸數據的朋友很辛苦,雖然HTTP1.1帶來了長連接,不用每一次都重新三次握手建立連接,省略了握手的浪費,但是長連接里每一次請求的的HTTP頭都是一樣的,也還是很浪費,要把長連接里的多次請求的HTTP頭也消滅掉,消滅掉之后的協議叫做WebSocket,這個名字也很寫實,就像是把Socket層面的東西暴露給上層應用了。
瀏覽器為了支持WebSocket,可能會做哪些事情呢? 1是去掉超時關閉連接,這種協議就不用主動關閉了;2給后端發數據時,非首次請求不發出HTTP HEADER,后面的多次數據傳輸都不用再起HTTP連接了;3可以隨時接收發送數據,之前都是需要客戶端發起請求,然后服務端回應這樣的模式來傳輸數據。 另外,還會做校驗、編碼之類的工作。
在做實際開發的時候,有瀏覽器支持還不夠,后台也需要支持,Node上有socket.io模塊可用。
在使用WebSocket的時候,要注意,后台可能經過一個個的代理,代理可能不認識WebSocket協議,可能會有超時斷開連接的邏輯,這會導致長連接無法保持。
使用WebSocket協議做聊天室,抓包:


說明:1、WebSocket借助了HTTP協議;2、這個tcp stream不會終止,它的傳輸內容會隨着客戶端跟服務端的通信而增長。
WebSocket連接建立時的抓包:

從HTTP1.0、長連接、WebSocket的發展,是不是可以看出:從無狀態發展到有狀態?無狀態在做分布式/高並發的時候相當重要,但在明明就是有狀態的場景下強制使用無狀態就壞事了。
文中所涉及Node和html代碼見github:
http_persistent_connection.
如有錯誤請指正.
學習參考:http://www.plhwin.com/2014/05/28/nodejs-socketio/