「首席看应用架构」轮询，SSE 和WebSocket，如何选择合适的？

首席架构师智库

发布于 2019-09-26 16:14:14

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发布于 2019-09-26 16:14:14

文章被收录于专栏：超级架构师

构建实时Web应用程序有点挑战，我们需要考虑如何将数据从服务器发送到客户端。能够“主动”实现这一功能的技术已经存在了很长时间，并且仅限于两种通用方法：客户端请求或服务器请求。

实现这些的几种方法：

长/短轮询（客户端拉动）
WebSockets（服务器推送）
服务器发送的事件（服务器推送）

客户端拉取-客户端以一定的定期间隔向服务器请求更新
服务器推送-服务器正在主动将更新推送到客户端（客户端拉取的反向操作）

让我们以一个简单的用例来比较以上技术，然后选择合适的技术。

范例：

我们的示例用例非常简单。我们需要开发一个仪表板Web应用程序，该应用程序可以流转来自（GitHub / Twitter / .. etc）等网站的活动列表。这个应用程序的目的是从上面列出的各种方法中选择合适的一种。

1.使用轮询：

轮询是一种技术，客户端通过该技术定期向服务器请求新数据。我们可以通过两种方式进行轮询：短轮询和长轮询。简单来说，短轮询是基于AJAX的计时器，它以固定的延迟进行调用，而长轮询则基于Comet（即，当服务器事件发生时，服务器将无延迟地将数据发送到客户端）。两者都有优点和缺点，并根据用例进行调整。有关深入的详细信息，请阅读StackOverflow社区给出的答案。

让我们看看一个简单的客户端长轮询代码段的外观：

/* Client - subscribing to the github events */ subscribe: (callback) => { const pollUserEvents = () => { $.ajax({ method: 'GET', url: 'http://localhost:8080/githubEvents', success: (data) => { callback(data) // process the data }, complete: () => { pollUserEvents(); }, timeout: 30000 }) } pollUserEvents() }

这基本上是一个长轮询功能，它像往常一样第一次运行，但是它设置了三十（30）秒的超时，并且在每次对服务器进行Async Ajax调用之后，回调都会再次调用Ajax。

AJAX调用可在HTTP协议上运行，这意味着默认情况下，对同一域的请求应进行多路复用。我们发现这种方法存在一些陷阱。

多路复用（轮询响应实际上无法同步）

轮询需要3次往返（TCP SIN，SSL和数据）

超时（如果连接保持空闲时间太长，代理服务器将关闭连接）

您可以在这里阅读更多关于现实世界的挑战。

2.使用WebSockets：

WebSocket只是客户端和服务器之间的持久连接。这是一种通过单个TCP连接提供全双工通信通道的通信协议。

RFC 6455声明WebSocket“旨在在HTTP端口80和443上工作，并支持HTTP代理和中介”，从而使其与HTTP协议兼容。为了实现兼容性，WebSocket握手使用HTTP升级标头将HTTP协议更改为WebSocket协议。HTTP和WebSocket都位于OSI模型的应用程序层，因此依赖于第4层的TCP。

有一个MDN文档详细解释了WebSocket，我也建议您阅读它。

让我们看看一个非常简单的WebSocket客户端实现的样子：

$(function () { // if user is running mozilla then use it's built-in WebSocket window.WebSocket = window.WebSocket || window.MozWebSocket; const connection = new WebSocket('ws://localhost:8080/githubEvents'); connection.onopen = function () { // connection is opened and ready to use }; connection.onerror = function (error) { // an error occurred when sending/receiving data }; connection.onmessage = function (message) { // try to decode json (I assume that each message // from server is json) try { const githubEvent = JSON.parse(message.data); // display to the user appropriately } catch (e) { console.log('This doesn\'t look like a valid JSON: '+ message.data); return; } // handle incoming message }; });

如果服务器支持WebSocket协议，它将同意升级，并将通过响应中的Upgrade标头传达此信息。

让我们看看如何在Node.JS（服务器）中实现：

const express = require('express'); const events = require('./events'); const path = require('path'); const app = express(); const port = process.env.PORT || 5001; const expressWs = require('express-ws')(app); app.get('/', function(req, res) { res.sendFile(path.join(__dirname + '/static/index.html')); }); app.ws('/', function(ws, req) { const githubEvent = {}; // sample github Event from Github event API https://api.github.com/events ws.send('message', githubEvent); }); app.listen(port, function() { console.log('Listening on', port); });

一旦我们从GitHub事件API获得数据，就可以在建立连接后将其流式传输到客户端。对于我们的场景，这种方法也有一些陷阱。

使用WebSockets，我们需要自己处理许多由HTTP处理的问题。
WebSocket是用于传输数据的另一种协议，它不会通过HTTP / 2连接自动多路复用。在服务器和客户端上实现自定义多路复用有点复杂。
WebSocket是基于帧的，而不是基于流的。当我们打开网络标签。您可以看到WebSocket消息在frame中列出。

有关WebSocket的详细信息，请查看这篇很棒的文章，在这里您可以阅读有关碎片以及如何在后台进行处理的更多信息。

3.使用SSE：

SSE是一种机制，一旦建立了客户端-服务器连接，服务器就可以将数据异步推送到客户端。然后，只要有新的“大块”数据可用，服务器就可以决定发送数据。可以将其视为单向发布-订阅模型。

它还提供了一个标准的JavaScript客户端API，称为EventSource，已在大多数现代浏览器中实现，作为W3C的HTML5标准的一部分。 Polyfills可用于不支持EventSource API的浏览器。

我们可以看到Edge和Opera Mini落后于此实现，对于SSE而言，最重要的案例是针对移动浏览器设备，因为这些浏览器没有可行的市场份额。Yaffle是事件源的众所周知的pollyfill。

由于SSE是基于HTTP的，因此它很自然地与HTTP / 2相适应，并且可以结合使用以实现两者的最佳选择：HTTP / 2处理基于多路复用流的有效传输层，而SSE为应用程序提供API以实现推。因此，开箱即用地通过HTTP / 2实现多路复用。连接断开时会通知客户端和服务器。通过使用消息维护唯一的ID，服务器可以看到客户端错过了n条消息，并在重新连接时发送了未完成消息的积压。

让我们看看示例客户端实现的外观：

const evtSource = new EventSource('/events'); evtSource.addEventListener('event', function(evt) { const data = JSON.parse(evt.data); // Use data here },false);

此代码段非常简单。它连接到我们的源并等待接收消息。现在，示例NodeJS服务器将如下所示。

// events.js const EventEmitter = require('eventemitter3'); const emitter = new EventEmitter(); function subscribe(req, res) { res.writeHead(200, { 'Content-Type': 'text/event-stream', 'Cache-Control': 'no-cache', Connection: 'keep-alive' }); // Heartbeat const nln = function() { res.write('\n'); }; const hbt = setInterval(nln, 15000); const onEvent = function(data) { res.write('retry: 500\n'); res.write(`event: event\n`); res.write(`data: ${JSON.stringify(data)}\n\n`); }; emitter.on('event', onEvent); // Clear heartbeat and listener req.on('close', function() { clearInterval(hbt); emitter.removeListener('event', onEvent); }); } function publish(eventData) { // Emit events here recieved from Github/Twitter APIs emitter.emit('event', eventData); } module.exports = { subscribe, // Sending event data to the clients publish // Emiting events from streaming servers }; // App.js const express = require('express'); const events = require('./events'); const port = process.env.PORT || 5001; const app = express(); app.get('/events', cors(), events.subscribe); app.listen(port, function() { console.log('Listening on', port); });

我们从这种方法中获得的主要好处是：