IM电竞有关(IM)即时通讯的基本概念
发布时间:2022-11-11 22:55:42

  IM电竞IM电竞IM电竞通过google查找了大量资料,觉得有必要把相关内容做一个整理,上面几个问题也会在叙述中逐渐清晰。

  就像Java和JavaScript,北大和北大青鸟,雷锋和雷峰塔一样,没有什么关系,除了在名字上沾亲带故的以外,就是两个完全不同的东西。

  现在,很多网站为了实现推送技术,所用的技术都是轮询。轮询是在特定的时间间隔(如每1秒)由客户端对服务器发出HTTP请求,然后由服务器返回最新的数据给客户端。这种传统的模式带来很明显的缺点IM电竞,即客户端需要不断的向服务器发出请求,然而HTTP请求可能包含较长的头部,其中真正有效的数据可能只是很小的一部分,显然这样会浪费很多的带宽等资源。

  而比较新的技术去做轮询的效果是Comet。这种技术虽然可以双向通信im新闻,但依然需要反复发出请求。而且在Comet中,普遍采用的长链接,也会消耗服务器资源。

  在这种情况下,HTML5定义了WebSocket协议,能更好的节省服务器资源和带宽,并且能够更实时地进行通讯。

  Websocket使用和 HTTP 相同的 TCP端口,可以绕过大多数防火墙的限制。默认情况下,Websocket协议使用80端口;运行在TLS之上时,默认使用443端口。

  WebSocket 使得客户端和服务器之间的数据交换变得更加简单,允许服务端主动向客户端推送数据。在 WebSocket API 中,浏览器和服务器只需要完成一次握手,两者之间就直接可以创建持久性的连接,并进行双向数据传输。

  上图表明,客户端发送一个request,服务器不管有没有新消息,都会立即返回一个response,然后关闭连接,这次HTTP请求结束。请记住 Request = Response , 在HTTP1.0和HTTP1.1中都是这样,也就是说一个request只能有一个response对应。客户端需要不断执行这个请求过程(也就是轮询),查询服务端有没有新的消息(数据)。

  从上面可以看出来,客户端不断的建立HTTP连接,然后等待服务端处理,可以提现HTTP协议的另一个缺陷:被动性,也就是服务端不能主动联系客户端,只能有客户端发起。而且,HTTP request的Header是很长的,为了传输一个很小的数据却占用了很多的带宽流量去传输Header。可见,轮询需要服务器有很快的处理速度,且非常消耗资源,也不具备即时性。

  Long Polling 是对 Polling 的改进,原理跟 Polling 相似,都是采用轮询的方式,不过Long Polling 采取的是阻塞模型:客户端发起连接后,如果服务端没有新消息,就一直不返回Response给客户端。直到有新消息或者超时才返回给客户端,返回之后这次请求结束。客户端再次建立连接,重复这个过程。。。。

  相比于 Polling ,Long Polling 在某种程度上减小了对网络宽带的消耗等问题,但缺陷也很明显:假设服务器端的数据更新速度很快,服务器在传送一个数据包给客户端后必须等待客户端的下一个Get请求到来,才能传递第二个更新的数据包给客户端,那么这样的话,客户端显示实时数据最快的时间为2×RTT(往返时间),而且如果在网络拥塞的情况下,这个时间用户是不能接受的,比如在股市的的报价上;另外,由于http数据包的头部数据量往往很大(通常有400多个字节),但是真正被服务器需要的数据却很少(有时只有10个字节左右),这样的数据包在网络上周期性的传输,难免对网络带宽是一种浪费;而且 Long Polling 要求服务器具有高并发性,也就是同时接待大量客户端的能力。

  从上面分析可以看出,Polling ,Long Polling 不是最好的方式,Polling 需要服务端更快的处理速度,Long Polling 需要高并发性。在这种情况下,WebSocket出现,解决了上面提到的 HTTP 协议存在的几个缺陷。

  下面三张图,是WebSocket建立连接、传输数据以及关闭连接的模型,至于为什么放三张相似的图,因为。。。我觉得这三张图都挺好看的

  Websocket是应用层第七层上的一个应用层协议,它必须依赖HTTP 协议进行一次握手,握手成功后,数据就直接从 TCP 通道传输,与 HTTP 无关了。

  Websocket的数据传输是以 frame (帧) 形式传输的,比如会将一条消息分为几个 frame,按照先后顺序传输出去。这样做会有几个好处:

  Socket并不是一个协议,而是为了方便使用TCP或UDP而抽象出来的一层,是位于应用层和传输控制层之间的一组接口。如果你要使用HTTP来构建服务,那么就不需要关心Socket,如果你想基于TCP/IP来构建服务,那么Socket可能就是你会接触到的API。

  网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换,这个连接的一端称为一个socket。

  建立网络通信连接至少要一对端口号(socket)。socket本质是编程接口(API),对TCP/IP的封装,

  TCP/IP也要提供可供程序员做网络开发所用的接口,这就是Socket编程接口;

  HTTP是轿车,提供了封装或者显示数据的具体形式;Socket是发动机,提供了网络通信的能力。——

  Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层,它是一组接口。

  在设计模式中,Socket其实就是一个门面模式,它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面,

  对用户来说,一组简单的接口就是全部,让Socket去组织数据,以符合指定的协议。 —— XX百科

  当两台主机通信时,必须通过Socket连接,Socket则利用TCP/IP协议建立TCP连接。

  TCP连接则更依靠于底层的IP协议,IP协议的连接则依赖于链路层等更低层次。

  WebSocket 和 HTTP 都是基于TCP的应用层协议,都是可靠性传输协议。

  WebSocket 是全双工协议,可以双向发送或接受信息,连接建立之后,通信双方都可以在任何时刻向另一方发送数据。HTTP请求需要等待客户端发起请求服务端才能响应。

  与 HTTP 不同的是,Websocket 需要先创建连接,这就使得其成为一种有状态的协议,之后通信时可以省略部分状态信息。而HTTP请求可能需要在每个请求都携带状态信息(如身份认证等)

  Websocket定义了二进制帧,相对HTTP,可以更轻松地处理二进制内容。

  HTTP 协议要不断的建立,关闭Request,由于HTTP是无状态协议,每一次发送都是一次新的开始,所以每次都要重新传输identity info (鉴别信息),来告诉服务端你是谁。Websocket 只需要一次HTTP握手,所以说整个通讯过程是建立在一次连接状态中,也就避免了HTTP的非状态性,服务端会一直知道你的信息,直到你关闭请求,这样就可以避免反复解析HTTP协议,还要查看identity info(鉴别信息)。

  为了创建Websocket连接,需要通过客户端发出请求,之后服务器进行回应,这个过程通常称为“握手”(handshaking)。

  虽然WebSocket在握手的时候是通过 HTTP 进行的(为了兼容性考虑,也许以后WebSocket会有自己的握手方式),但也仅仅是这样而已,它们就是两种不同的应用层协议。

  HTML5是指的一系列新的API,或者说新规范,新技术。而WebSocket就是HTML5中出的的一种协议。

  长/短连接 是针对TCP传输层的概念,也就是,TCP连接才有长/短连接之说。

  短连接是指通讯双方有数据交互时,就建立一个TCP连接,数据发送完成后,则断开此连接,即每次连接只完成一项业务的发送。

  长连接指在一个TCP连接上可以连续发送多个数据包,在连接保持期间,如果没有数据包发送,需要TCP keep alive。TCP keep alive 的两种方式:

  TCP KeepAlive 是用于检测TCP连接的状态,而心跳机制有两个作用:一是检测TCP的状态,二是检测通讯双方的状体。

  考虑一种情况,某台服务器因为某些原因导致负载超高,CPU 100%,无法响应任何业务请求,但是使用 TCP 探针则仍旧能够确定连接状态,这就是典型的连接活着但业务提供方已死的状态,对客户端而言,这时的最好选择就是断线后重新连接其他服务器,而不是一直认为当前服务器是可用状态,一直向当前服务器发送些必然会失败的请求。

  从上面我们可以知道,KeepAlive 并不适用于检测双方存活的场景,这种场景还得依赖于应用层的心跳。应用层心跳有着更大的灵活性,可以控制检测时机,间隔和处理流程,甚至可以在心跳包上附带额外信息。从这个角度而言,应用层的心跳的确是最佳实践。

  TCP keep-alive是一种检测连接状况的保活机制。It keeps TCP connection opened by sending small packets. 当网络两端建立了TCP连接之后,闲置idle(双方没有任何数据流发送往来)了tcp_keepalive_time后,服务器内核就会尝试向客户端发送侦测包,来判断TCP连接状况(有可能客户端崩溃、强制关闭了应用、主机不可达等等)。如果没有收到对方的回答(ack包),则会在 tcp_keepalive_intvl后再次尝试发送侦测包,直到收到对对方的ack,如果一直没有收到对方的ack,一共会尝试 tcp_keepalive_probes次,每次的间隔时间在这里分别是15s, 30s, 45s, 60s, 75s。如果尝试tcp_keepalive_probes,依然没有收到对方的ack包,则会丢弃该TCP连接。TCP连接默认闲置时间是2小时,一般设置为30分钟足够了。

  既然长/短连接是针对TCP的概念,但是我们却经常看到HTTP 长连接(HTTP persistent connection)这样的说法,到底什么鬼?憋急,先看一段解释:

  可以发现,HTTP persistent connection就是上面我们解释的HTTP Keep Alive。其实很简单,TCP长连接是针对TCP层的概念,就是让一个TCP连接长时间保持不要断开。HTTP的长连接(keep alive)是HTTP协议的一个特性,也是希望保持住长时间的TCP连接,才能在这个TCP通道上发送多个HTTP请求,而不必每次请求都打开一个新的TCP连接。

  长轮询/短轮询 在上文已经介绍了,它是服务器的实现方式!由服务端编写的代码决定。

  最著名的就是微信,QQ,这一类社交聊天的app。这一类聊天app的特点是低延迟,高即时。即时是这里面要求最高的,如果有一个紧急的事情,通过IM软件通知你,假设网络环境良好的情况下,这条message还无法立即送达到你的客户端上,紧急的事情都结束了,你才收到消息,那么这个软件肯定是失败的。

  说到这里,大家一定里面想到了A站和B站了。确实,他们的弹幕一直是一种特色。而且弹幕对于一个视频来说,很可能弹幕才是精华。发弹幕需要实时显示,也需要和聊天一样,需要即时。

  现在很多开源项目都是分散在世界各地的开发者一起协同开发,此时就会用到版本控制系统,比如Git,SVN去合并冲突。但是如果有一份文档,支持多人实时在线协同编辑,那么此时就会用到比如WebSocket了,它可以保证各个编辑者都在编辑同一个文档,此时不需要用到Git,SVN这些版本控制,因为在协同编辑界面就会实时看到对方编辑了什么,谁在修改哪些段落和文字。

  金融界瞬息万变——几乎是每毫秒都在变化。如果采用的网络架构无法满足实时性,那么就会给客户带来巨大的损失。几毫秒钱股票开始大跌,几秒以后才刷新数据,一秒钟的时间内,很可能用户就已经损失巨大财产了。

  全世界的球迷,体育爱好者特别多,当然大家在关心自己喜欢的体育活动的时候,比赛实时的赛况是他们最最关心的事情。这类新闻中最好的体验就是利用Websocket达到实时的更新!

  视频会议并不能代替和真人相见,但是他能让分布在全球天涯海角的人聚在电脑前一起开会。既能节省大家聚在一起路上花费的时间,讨论聚会地点的纠结,还能随时随地,只要有网络就可以开会。

  越来越多的开发者借用移动设备的GPS功能来实现他们基于位置的网络应用。如果你一直记录用户的位置(比如运行应用来记录运动轨迹),你可以收集到更加细致化的数据。

  在线教育近几年也发展迅速。优点很多,免去了场地的限制,能让名师的资源合理的分配给全国各地想要学习知识的同学手上,Websocket是个不错的选择,可以视频聊天、即时聊天以及其与别人合作一起在网上讨论问题…

  这也是我一毕业加入的一个伟大的物联网智能家居的公司。考虑到家里的智能设备的状态必须需要实时的展现在手机app客户端上,毫无疑问选择了Websocket。

  使用 Socket 和 WebSocket 都可以做即时通讯。具体怎么做呢?公司项目IOS端使用了第三方库 CocoaAsynSocket ,它是对socket的OC封装IM电竞,支持TCP、UDP连接。CocoaAsynSocket 的使用非常简单,也有官方和其他资料可以查找,这里就不啰嗦了。这篇文章只是对即时通讯涉及的一些基本概念,根据我自己的理解,做一个总结,如果有不对的地方还请不吝指正,感激不尽!

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