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Python：Tornado 第三章：HTML5 WebSocket概念及應用：第一節：WebSoc

mo0n1andin / 1520人閱讀

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Tornado的異步特性使得其非常適合服務器的高并發處理，客戶端與服務器的持久連接應用框架就是高并發的典型應用。而WebSocket正是在HTTP客戶端與服務器之間建立持久連接的HTML5標準技術。本章將講解WebSocket技術在Tornado框架中的應用。
WebSocket protocol是HTML5定義的一種新的標準協議（RFC6455），它實現了瀏覽器與服務器的雙全工通信（full-duplex）。

1、WebSocket的應用場景

傳統的HTTP和HTML技術使用客戶端主動向服務器發送請求并獲取回復。但是隨著即時通訊需求的增多，這樣的通信模式有時并不能滿足應用的需求。

WebSocket與普通的Socket通訊類似，它打破了原來HTTP的Request和Response一對一的通信模型，同時打破了服務器只能被動地接受客戶端請求的應用場景。也許讀者聽說過Ajax、Long poll等基于傳統HTTP的動態客戶端技術，但這些技術無不采用輪詢技術，耗費了大量的網絡帶寬和計算資源。

而WebSocket正是為了應對這樣的場景而制定的HTML5標準，相對于普通的Socket通信，WebSocket又在應用層定義了基本的交互流程，使得Tornado這樣的服務器框架和JavaScript客戶端可以構建出標準的WebSocket模塊。

總結WebSocket的特點如下：

WebSocket適合服務端主動推送的場景。

相對于Ajax和Long poll等技術，WebSocket通信模型更高效。

WebSocket仍然與HTTP完成Internet通信。

因為是HTML5的標準協議，所以不受企業防火墻的攔截。

2、WebSocket的通信原理

WebSocket的通信原理是在客戶端與服務器之間建立TCP持久鏈接，從而使得當服務器有消息需要推送給客戶端時能夠進行即時通信。

雖然WebSocket不是HTTP，但由于在Internet上HTML本事是由HTTP封裝并進行傳輸的，所以WebSocket仍然需要與HTTP進行協作。IETF在RFC6455中定義了基于HTTP鏈路建立WebSocket信道的標準流程。

客戶端通過發送如下HTTP Request告訴服務器需要建立一個WebSocket長鏈接信道：

GET /stock_info/?encoding=text HTTP/1.1
Host:echo.websocket.org
Origin:http://websocket.org
Cookie:__token=ubcxx13
Connection:Upgrade
Sec-WebSocket-Key:uRovscZjNol/umbTt5uKmw==
Upgrade:websocket
Sec-WebSocket-Version:13

讀者可以發現其仍然是一個HTTP Request包，并對其中的內容非常熟悉。

HTTP請求方式：GET

請求地址：/stock_info

HTTP版本號：1.1

服務器主機域名：echo.websocket.org

Cookie信息：__token=ubcxx13

但是在HTTP Header中出現了4個特色的字段，他們是：

Connection:Upgrade
Sec-WebSocket-Key:uRovscZjNol/umbTt5uKmw==
Upgrade:websocket
Sec-WebSocket-Version:13

這就是WebSocket建立鏈路的核心，它告訴Web服務器：客戶端希望建立一個WebSocket鏈接，客戶端使用的WebSocket版本時13，密鑰是uRovscZjNol/umbTt5uKmw==。

服務器在收到該Request后，如果同意建立WebSocket鏈接則返回類似如下的Response：

HTTP/1.1 101 WebSocket Protocol Handshake
Date:Fri,10 Feb 2012 17:38:18 GMT
Connection:Upgrade
Server:Kaazing Gateway
Upgrade:WebSocket
Access-Control-Allow-Origin:http://websocket.org
Access-Contril-Allow-Credentials:true
Sec-WebSocket-Accept:rLHCKw/SKs09GAH/ZSFhBATDKrU=
Access-Control-Allow-Headers:content-type

這依舊是一個標準的HTTP Response，其中與WebSocket相關的Header信息是：

Connection:Upgrade
Upgrade:WebSocket
Sec-WebSocket-Accept:rLHCKw/SKs09GAH/ZSFhBATDKrU=

前面的兩條數據告訴客戶端：服務器已經將本連接轉換為WebSocket鏈接。而Sec-WebSocket-Accept是將客服端發送的Sec-WebSocket-Key加密后產生的數據，以讓客服端確認服務器能夠正常工作。

至此，在客戶端與服務器之間已經建立了一個TCP持久鏈接，雙發已經可以隨時向對方發送消息。

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