WebSocket相关

今天看了一些资料，记录一下心得。

websocket是html5引入的一个新特性，传统的web应用是通过http协议来提供支持，如果要实时同步传输数据，需要轮询，效率低下

websocket是类似socket通信，web端连接服务器后，握手成功，一直保持连接，可以理解为长连接，这时服务器就可以主动给客户端发送数据，实现数据的自动更新。

使用websocket需要注意浏览器和当前的版本，不同的浏览器提供的支持不一样，因此设计服务器的时候，需要考虑。

websocket是一个浏览器和服务器通信的新的协议，一般而言，浏览器和服务器通信最常用的是http协议，但是http协议是无状态的，每次浏览器请求信息，服务器返回信息后这个浏览器和服务器通信的信道就被关闭了，这样使得服务器如果想主动给浏览器发送信息变得不可能了，服务器推技术在http时代的解决方案一个是客户端去轮询，或是使用comet技术，而websocket则和一般的socket一样，使得浏览器和服务器建立了一个双工的通道。
具体的websocket协议在rfc6455里面有，这里简要说明一下。websocket通信需要先有个握手的过程，使得协议由http转变为webscoket协议，然后浏览器和服务器就可以利用这个socket来通信了。

首先浏览器发送握手信息，要求协议转变为websocket

GET / HTTP/1.1
Host: example.com
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==
Origin: http://example.com
服务器接收到信息后，取得其中的Sec-WebSocket-Key，将他和一个固定的字符串258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11做拼接，得到的字符串先用sha1做一下转换，再用base64转换一下，就得到了回应的字符串，这样服务器端发送回的消息是这样的

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=
这样握手就完成了，用python来实现这段握手过程的话就是下面这样。

 def handshake(conn):
    key =None
    data = conn.recv(8192)
    if not len(data):
       return False
    for line in data.split('\r\n\r\n')[0].split('\r\n')[1:]:
        k, v = line.split(': ')
        if k =='Sec-WebSocket-Key':
            key =base64.b64encode(hashlib.sha1(v +'258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11').digest())
    if not key:
        conn.close()
        return False
    response ='HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n'\
               'Upgrade: websocket\r\n'\
               'Connection: Upgrade\r\n'\
               'Sec-WebSocket-Accept:'+ key +'\r\n\r\n'
    conn.send(response)
    return True
握手过程完成之后就是信息传输了，websocket的数据信息格式是这样的。

+-+-+-+-+-------+-+-------------+-------------------------------+
 0                   1                   2                   3
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-------+-+-------------+-------------------------------+
|F|R|R|R| opcode|M| Payload len |    Extended payload length    |
|I|S|S|S|  (4)  |A|     (7)     |             (16/64)           |
|N|V|V|V|       |S|             |   (if payload len==126/127)   |
| |1|2|3|       |K|             |                               |
+-+-+-+-+-------+-+-------------+ - - - - - - - - - - - - - - - +
|     Extended payload length continued, if payload len == 127  |
+ - - - - - - - - - - - - - - - +-------------------------------+
|                               | Masking-key, if MASK set to 1 |
+-------------------------------+-------------------------------+
| Masking-key (continued)       |          Payload Data         |
+-------------------------------- - - - - - - - - - - - - - - - +
:                     Payload Data continued ...                :
+ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - +
|                     Payload Data continued ...                |
+---------------------------------------------------------------+
值得注意的是payload len这项，表示数据的长度有多少，如果小于126，那么payload len就是数据的长度，如果是126那么接下来2个字节是数据长度，如果是127表示接下来8个字节是数据长度，然后后面会有四个字节的mask，真实数据要由payload data和mask做异或才能得到，这样就可以得到数据了。发送数据的格式和接受的数据类似，具体细节可以去参考rfc6455，这里就不过多赘述了。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

Websocket-Client 是 Python 上的 Websocket 客户端。它只支持 hybi-13，且所有的 Websocket API 都支持同步。

# _*_ coding:utf-8 _*_
__author__ = 'Patrick'
 
import socket
import threading
import sys
import os
import MySQLdb
import base64
import hashlib
import struct
  
# ====== config ======
HOST = 'localhost'
PORT = 3368
MAGIC_STRING = '258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11'
HANDSHAKE_STRING = "HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n" \
      "Upgrade:websocket\r\n" \
      "Connection: Upgrade\r\n" \
      "Sec-WebSocket-Accept: {1}\r\n" \
      "WebSocket-Location: ws://{2}/chat\r\n" \
      "WebSocket-Protocol:chat\r\n\r\n"
  
class Th(threading.Thread):
 def __init__(self, connection,):
  threading.Thread.__init__(self)
  self.con = connection
  
 def run(self):
  while True:
   try:
     pass
  self.con.close()
  
 def recv_data(self, num):
  try:
   all_data = self.con.recv(num)
   if not len(all_data):
    return False
  except:
   return False
  else:
   code_len = ord(all_data[1]) & 127
   if code_len == 126:
    masks = all_data[4:8]
    data = all_data[8:]
   elif code_len == 127:
    masks = all_data[10:14]
    data = all_data[14:]
   else:
    masks = all_data[2:6]
    data = all_data[6:]
   raw_str = ""
   i = 0
   for d in data:
    raw_str += chr(ord(d) ^ ord(masks[i % 4]))
    i += 1
   return raw_str
  
 # send data
 def send_data(self, data):
  if data:
   data = str(data)
  else:
   return False
  token = "\x81"
  length = len(data)
  if length < 126:
   token += struct.pack("B", length)
  elif length <= 0xFFFF:
   token += struct.pack("!BH", 126, length)
  else:
   token += struct.pack("!BQ", 127, length)
  #struct为Python中处理二进制数的模块，二进制流为C，或网络流的形式。
  data = '%s%s' % (token, data)
  self.con.send(data)
  return True
  
  
 # handshake
 def handshake(con):
  headers = {}
  shake = con.recv(1024)
  
  if not len(shake):
   return False
  
  header, data = shake.split('\r\n\r\n', 1)
  for line in header.split('\r\n')[1:]:
   key, val = line.split(': ', 1)
   headers[key] = val
  
  if 'Sec-WebSocket-Key' not in headers:
   print ('This socket is not websocket, client close.')
   con.close()
   return False
  
  sec_key = headers['Sec-WebSocket-Key']
  res_key = base64.b64encode(hashlib.sha1(sec_key + MAGIC_STRING).digest())
  
  str_handshake = HANDSHAKE_STRING.replace('{1}', res_key).replace('{2}', HOST + ':' + str(PORT))
  print str_handshake
  con.send(str_handshake)
  return True
  
def new_service():
 """start a service socket and listen
 when coms a connection, start a new thread to handle it"""
  
 sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 try:
  sock.bind(('localhost', 3368))
  sock.listen(1000)
  #链接队列大小
  print "bind 3368,ready to use"
 except:
  print("Server is already running,quit")
  sys.exit()
  
 while True:
  connection, address = sock.accept()
  #返回元组（socket,add），accept调用时会进入waite状态
  print "Got connection from ", address
  if handshake(connection):
   print "handshake success"
   try:
    t = Th(connection, layout)
    t.start()
    print 'new thread for client ...'
   except:
    print 'start new thread error'
    connection.close()
  
  
if __name__ == '__main__':
 new_service()