Що таке WebSocket і як він працює?
WebSocket є протоколом двостороннього зв’язку, який використовує єдине TCP-з’єднання для обміну даними в обидва напрямки.
По суті, WebSocket встановлює повнодуплексний канал між сервером та клієнтом, забезпечуючи передачу даних у режимі реального часу. Хоча він має певні подібності з HTTP, його функціональність та застосування відрізняються.
Так само, як ви використовуєте http:// або https:// у рядку адреси браузера для доступу до веб-сторінок, WebSocket використовує схеми ws: або wss:. Проте, ви не можете ввести ці схеми безпосередньо в адресний рядок браузера.
Для звичайних користувачів, які взаємодіють з програмами або сервісами через браузер, різниця між HTTP та WebSocket є непомітною і не потребує уваги.
Проте, розробникам корисно розуміти, як працює WebSocket. У цій статті ми розглянемо основні аспекти цього протоколу та обговоримо рекомендовані сервери WebSocket, які можна використовувати.
Відмінності WebSocket від HTTP
Перед тим, як заглибитися в WebSocket, важливо з’ясувати, чим він відрізняється від HTTP.
| Характеристика | WebSocket | HTTP |
| Зв’язок | Двосторонній: сервер може надсилати дані без запиту клієнта після встановлення з’єднання. | Односторонній: сервер чекає запиту від клієнта для відправлення даних. Потрібні численні з’єднання. |
| Застосування | Ідеально для веб-додатків реального часу, чатів, онлайн-ігор. | Підходить для додатків, що не потребують двостороннього зв’язку. |
| Закриття з’єднання | З’єднання залишається відкритим, доки клієнт або сервер не закриє його. | З’єднання закривається після кожного запиту/відповіді між клієнтом та сервером. |
| Приклади | Багатокористувацькі ігри, месенджери, системи моніторингу фондового ринку. | Пошукові системи, соціальні мережі, сповіщення браузера. |
Принцип роботи сервера WebSocket
Сервер WebSocket очікує підключення через TCP-порт.
Сервер відіграє ключову роль у встановленні та підтримці з’єднань, зокрема:
- Обробляє запити клієнтів.
- Відправляє відповіді клієнтам.
- Слідкує за статусом клієнтів.
- Розшифровує дані, надіслані клієнтом, які є зашифрованими.
Для отримання детальної інформації про створення та налаштування серверів WebSocket можна звернутися до офіційної документації Mozilla.
Процес встановлення з’єднання з сервером WebSocket
Отже, як відбувається встановлення з’єднання WebSocket?
Для встановлення WebSocket-з’єднання спочатку необхідно HTTP-з’єднання.
HTTP відіграє важливу роль на початковому етапі процесу. Весь процес можна умовно поділити на три кроки:
- Клієнт відправляє HTTP-запит на сервер з відповідними заголовками, що ініціюють перехід до протоколу WebSocket.
- Сервер, отримавши запит, підтверджує перехід на протокол WebSocket.
- Клієнт підтверджує оновлення з’єднання та готується до обміну даними через WebSocket.
Якщо ви зацікавлені в більш детальному вивченні цього процесу, моделі безпеки, вимог до клієнта та сервера, зверніться до документації Internet Standards Track.
Переваги WebSockets для з’єднань у реальному часі
WebSocket було розроблено для вирішення обмежень HTTP.
HTTP з’єднання є однонаправленими, що означає, що необхідно чекати завершення кожного запиту перед тим, як робити наступний.
Існує метод обходу цього обмеження, відомий як “довге опитування”. Він полягає в тому, що HTTP-запит виконується з тривалим часом очікування. Сервер використовує цей тривалий період очікування для надсилання даних без нових HTTP-запитів.
Проте, цей підхід вимагає значних серверних ресурсів, навіть якщо передача даних не відбувається.
З’єднання в режимі реального часу не можуть собі дозволити час очікування. Дані повинні постійно надходити від сервера до клієнта.
WebSocket забезпечує повнодуплексний зв’язок, який залишається активним до розриву з’єднання з боку сервера або клієнта.
Таким чином, ви отримуєте надійний двосторонній канал зв’язку, який ідеально підходить для розробки додатків реального часу.
Якщо вам потрібні ці переваги для вашого проекту, нижче наведено кілька варіантів серверів WebSocket.
Сокеті
Soketi – це просте безкоштовне рішення з відкритим кодом, яке дозволяє зосередитися на архітектурі сервера. Він позиціонується як швидкий сервер WebSocket, сумісний з Pusher, і пропонує вбудовані інструменти управління додатками.
Soketi також пропонує безсерверні рішення WebSocket, які можна розгорнути в Cloudflare Workers. На момент написання цієї статті, ця функція перебувала на стадії відкритого бета-тестування.
Soketi є відмінним вибором, якщо ви шукаєте сервер WebSocket з широкими можливостями налаштування.
На жаль, він не пропонує локальних або керованих рішень.
Socket.io
Socket.IO – це ще один проект з відкритим вихідним кодом, який забезпечує ефективний канал зв’язку між сервером і клієнтом.
Він підтримує повернення до HTTP-довгого опитування, якщо з’єднання розривається, і автоматично намагається перепідключитися.
Socket.IO також сумісний з Deno, сучасним середовищем виконання для JavaScript і TypeScript, розробленим на Rust.
Це популярний сервер WebSocket, який можна використовувати безкоштовно на своєму сервері. Для отримання додаткової інформації зверніться до офіційної документації, оскільки він не пропонує послугу локального розгортання.
Pie Socket
Pie Socket є платним рішенням WebSocket, яке підходить для корпоративних проектів та бізнесу. Його послугами користуються такі компанії, як RedHat та Akamai.
Pie Socket надає API WebSocket для мобільних, настільних комп’ютерів та IoT-пристроїв. Він пропонує вибір серверного регіону, підтримку блокчейн та пріоритетну підтримку клієнтів.
Ви можете скористатися 14-денною пробною версією Pie Socket (без кредитної картки), щоб протестувати її можливості.
SocketCluster
SocketCluster – це інструмент, який можна розгортати в Kubernetes.
Він підтримує аутентифікацію JWT, дозволяє контролювати потоки даних та запобігати витоку пам’яті. SocketCluster також гарантує порядок повідомлень і просту масштабованість.
ws
ws – це бібліотека Node.js WebSocket з простою і швидкою реалізацією клієнт/сервер.
Це популярне рішення для додатків Node.js, яке підтримує багато функцій. Це ще один безкоштовний проект з відкритим кодом.
Cowboy
Cowboy – це HTTP-сервер з підтримкою WebSocket, написаний на Erlang.
Завдяки використанню Erlang він підходить для створення додатків реального часу, що вимагають високої доступності, наприклад, для банківських систем та систем електронної комерції.
Sockette
Sockette – це легкий wrapper для WebSocket, який автоматично відновлює з’єднання у разі його втрати.
На жаль, проект більше не підтримується. Проте, його все ще можна використовувати для певних задач.
Websocketd
Websocketd – це інструмент командного рядка, який дозволяє інтегрувати наявні програми командного рядка з WebSocket.
Це зручно для швидкого створення програм з підтримкою WebSocket.
Як і попередній проект, він більше не розвивається. Детальніше про нього можна дізнатися на сторінці GitHub.
NetCoreServer
NetCoreServer – це бібліотека .NET Core (на C#), яка підтримує HTTP(S), WebSocket та інші протоколи.
Вона також підтримує інтеграцію з протоколом повідомлень із швидким двійковим кодуванням, що забезпечує високу швидкість та низьку затримку асинхронних сокетів.
Детальніше про цей проект можна дізнатися на сторінці GitHub.
Необхідність сервера для обробки WebSocket-з’єднань
Незалежно від того, який сервер WebSocket ви оберете, більшість з них використовують зворотний проксі-сервер для мінімізації навантаження на сервер та забезпечення його швидкої роботи.
Мільйони користувачів взаємодіють зі сервісами, які використовують WebSocket. Без надійних серверів WebSocket ми б не мали можливості швидко обмінюватися даними, будь то чати чи багатокористувацькі ігри.
Отже, вибір відповідного сервера WebSocket має вирішальне значення для вашого проекту. Якщо ви хочете мати повний контроль над процесом і безмежні можливості масштабування, краще керувати сервером самостійно.
Виберіть той сервер, який забезпечить надійність, на яку заслуговує ваш проект.