深入解析WebSocket协议及其服务器应用
WebSocket 是一种实现双向数据传输的通信协议，它通过一条单一的 TCP 连接实现数据的发送和接收。
从技术层面来看，WebSocket 实现了服务器和客户端之间的全双工通信，支持实时数据的传输。对于初学者而言，它类似于 HTTP 协议，但WebSocket拥有更多优势和不同的应用场景。
正如你在浏览器地址栏输入 http:// 或 https:// 来访问网页一样，WebSocket 使用的是不同的协议方案，即 ws: 或 wss:。然而，你不能直接在浏览器的地址栏中使用这些协议。
如果你只是通过浏览器与应用程序或服务交互的用户，那么你可能不会注意到这些差异，也没有必要去区分它们。
但是，如果你是一名开发人员，深入了解 WebSocket 的工作原理将非常有帮助。 在这里，我将重点介绍一些基础知识，以及推荐的一些 WebSocket 服务器供你选择。
WebSocket 与 HTTP 的对比
在深入研究 WebSocket 之前，理解它与 HTTP 之间的区别至关重要。
| 特性 | WebSocket | HTTP |
| 通信方式 | 双向通信。一旦建立连接，服务器无需等待客户端请求即可发送数据。 | 单向通信。服务器必须等待客户端请求数据，这意味着需要建立多个连接。 |
| 适用场景 | 实时Web应用、聊天应用或游戏等，任何需要双向连接的场景。 | 任何不需要双向连接的场景，例如网页浏览、数据请求等。 |
| 连接持续性 | 连接只有在客户端或服务器关闭时才会结束。 | 客户端/服务器每次请求或响应后，连接都会关闭。 |
| 示例 | 多人游戏、即时通讯应用、股票市场数据等。 | 搜索引擎、社交媒体、浏览器通知等。 |
WebSocket服务器是如何工作的？
WebSocket 服务器监听 TCP 服务器的指定端口。
服务器在建立连接的过程中起着关键作用。为了实现这一目标，它会执行以下操作：
- 解析客户端的请求。
- 向客户端发送响应。
- 跟踪连接的客户端。
- 读取并解析客户端发送的经过屏蔽（加密）的数据。
你可以参考 Mozilla 的官方文档，了解如何创建和编写 WebSocket 服务器的详细信息。
WebSocket 服务器连接是如何建立的？
既然你已经了解了 WebSocket 协议及其服务器的基本概念，那么让我们深入探讨一下其工作原理。
启动 WebSocket 连接，需要先建立一个 HTTP 连接作为基础。
尽管 HTTP 不是这个过程的主角，但它为 WebSocket 的建立奠定了基础。 简而言之，这个过程可以概括为以下三个步骤：
- 客户端向服务器发送一个 HTTP 连接请求，其中包含请求升级协议的相应标头。
- 服务器接收到请求后，会回复确认切换到 WebSocket 协议。
- 然后，客户端验证连接是否已成功升级，并准备好开始数据传输。
如果你想深入了解 WebSocket 的工作原理，包括安全模型、客户端/服务器的要求等，可以查阅相关的互联网标准跟踪文档以获取更多信息。
为什么实时连接更倾向于选择 WebSocket？
由于 HTTP 协议的限制，WebSocket 应运而生。
HTTP 连接是单向的，这意味着你必须等待一个请求完成，才能开始下一个请求。
虽然存在一种称为长轮询的解决方法，它可以延长 HTTP 请求的超时时间，使服务器可以等待更长时间并推送数据，而无需新的 HTTP 请求。
然而，即使在没有数据传输的情况下，这种方法也会消耗服务器资源。
而实时连接无法承受这种等待时间。 数据需要持续不断地从服务器流向客户端，以满足实时需求。
WebSocket 提供了全双工连接，在服务器/客户端断开连接之前，它会一直保持活动状态。
因此，你可以获得可靠且双向的通信，从而构建真正的实时应用。
如果你想在开发应用时获得上述优势，可以考虑以下一些优秀的 WebSocket 服务器选项：
Soketi
Soketi 是一个简单、免费且开源的解决方案，让你能够更专注于服务器架构。它的设计目标是成为一个与 Pusher 兼容的高速 WebSocket 服务器，并提供内置的应用管理功能。
它还提供了可部署到 Cloudflare Workers 的无服务器 WebSocket 产品。在本文撰写时，该产品正处于公测阶段。
如果你希望在服务器上部署一个高度可定制化的 WebSocket 服务器，那么 Soketi 会是一个不错的选择。
然而，它目前不提供任何本地或托管的解决方案。
Socket.IO
Socket.IO 是另一个开源项目，它在服务器和客户端之间提供了一个低开销的通信通道。
如果连接中断，它支持回退到 HTTP 长轮询，并尝试自动重新连接。
此外，它还与 Deno 兼容，Deno 是一个由 Rust 构建的现代 JavaScript 和 TypeScript 运行时环境。
这是一个非常流行的 WebSocket 服务器，你可以免费在自己的服务器上使用。你可以查阅官方文档以获取更多信息，因为它不提供本地部署服务。
Pie Socket
如果你正在为企业或组织寻找 WebSocket 解决方案，并且不介意付费，那么 Pie Socket 将是一个很好的选择。
Pie Socket 是一种高级产品，一些知名公司如 RedHat 和 Akamai 都在使用其服务。
它还为移动设备、桌面设备以及物联网设备提供了 WebSocket API。你可以选择首选的服务器区域，获得区块链支持，并优先考虑客户支持以帮助你的业务。
Pie Socket 提供 14 天的免费试用期（无需信用卡），你可以先进行测试。
Socket Cluster
Socket Cluster 是一个功能强大的工具包，它也可以部署到 Kubernetes 环境中。
它支持 JWT 身份验证，使你可以监控和限制数据流，并有助于避免内存泄漏。Socket Cluster 还确保消息的顺序不会被打乱，并且可以轻松地进行部署和扩展。
ws
ws 是一个 Node.js WebSocket 库，它使用简单且具有快速的客户端/服务器实现。
它是一个非常流行的 WebSocket 客户端和服务器，用于支持许多 Node.js 应用程序的功能。 另一个免费的开源项目，你可以根据自己的需求使用它。
Cowboy
Cowboy 是一个简单、快速的 HTTP 服务器，它支持 WebSocket，并使用 Erlang 代码构建。
由于它使用了 Erlang，因此在构建需要高可用性的实时应用程序时，它具有内在的价值。 例如，可以尝试将其用于银行和电子商务系统。
Sockette
Sockette 是一个轻量级的 WebSocket 包装器，它可以让你在连接中断时自动重新连接。
不幸的是，该项目目前已不再积极维护。 但是，你仍然可以根据自己的实际用例进行尝试。
websocketd
Websocketd 是一个命令行工具，它可以帮助你封装现有的命令行程序，并允许通过 WebSocket 访问它们。
它应该可以帮助你轻松构建支持 WebSocket 的应用程序。
与之前的项目类似，它也不再积极开发。 但是，你仍然可以根据你的用例进行尝试。 你可以查看其 GitHub 页面以获取更多信息。
NetCoreServer
正如其名称所示，NetCoreServer 是一个 .NET Core 库（使用 C# 构建），它支持 HTTP(S)、WebSocket 以及其他连接协议。
它还支持与 Fast Binary Encoding 的消息协议集成，从而确保异步套接字服务器具有超快的速度和低延迟。
你可以浏览其 GitHub 页面和文档以获取更多信息。
处理 WebSocket 连接的服务器是必不可少的
尽管你可以选择任何 WebSocket 服务器并根据你的需求进行部署，但它们中的大多数都使用反向代理机制来最大限度地减少服务器上的负载，并使其尽可能地响应迅速。
数百万用户正在与使用 WebSocket 协议的服务进行交互。 从聊天应用到多人游戏，如果没有 WebSocket 服务器，我们在快速通信或获取信息时将会遇到一些严重的问题。
因此，你应当根据自己的需求选择最合适的 WebSocket 服务器。 如果你希望以较低的成本获得完全的控制和无限的可扩展性，那么自行管理服务器至关重要。
选择能够为你的项目提供最大可靠性的服务器是关键。