软件通信有七层结构,下三层结构偏向与数据通信,上三层更偏向于数据处理,中间的传输层则是连接上三层与下三层之间的桥梁,每一层都做不同的工作,上层协议依赖与下层协议。基于这个通信结构的概念。
Socket 其实并不是一个协议,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。当两台主机通信时,让 Socket 去组织数据,以符合指定的协议。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 则是一个典型的应用层协议。
总的来说:Socket 是传输控制层协议,WebSocket 是应用层协议。
一、socket协议的简介
WebSocket是什么,有什么优点
WebSocket是一个持久化的协议,这是相对于http非持久化来说的。应用层协议
举个简单的例子,http1.0的生命周期是以request作为界定的,也就是一个request,一个response,对于http来说,本次client与server的会话到此结束;而在http1.1中,稍微有所改进,即添加了keep-alive,也就是在一个http连接中可以进行多个request请求和多个response接受操作。然而在实时通信中,并没有多大的作用,http只能由client发起请求,server才能返回信息,即server不能主动向client推送信息,无法满足实时通信的要求。而WebSocket可以进行持久化连接,即client只需进行一次握手,成功后即可持续进行数据通信,值得关注的是WebSocket实现client与server之间全双工通信,即server端有数据更新时可以主动推送给client端。
二、介绍client与server之间的socket连接原理
1、下面是一个演示client和server之间建立WebSocket连接时握手部分
2、client与server建立socket时握手的会话内容,即request与response
a、client建立WebSocket时向服务器端请求的信息
GET /chat HTTP/1.1 Host: server.example.com Upgrade: websocket //告诉服务器现在发送的是WebSocket协议 Connection: Upgrade Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw== //是一个Base64 encode的值,这个是浏览器随机生成的,用于验证服务器端返回数据是否是WebSocket助理 Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat Sec-WebSocket-Version: 13 Origin: example.com
b、服务器获取到client请求的信息后,根据WebSocket协议对数据进行处理并返回,其中要对Sec-WebSocket-Key进行加密等操作
HTTP/1.1 101 Switching Protocols Upgrade: websocket //依然是固定的,告诉客户端即将升级的是Websocket协议,而不是mozillasocket,lurnarsocket或者shitsocket Connection: Upgrade Sec-WebSocket-Accept: HSmrc0sMlYUkAGmm5OPpG2HaGWk= //这个则是经过服务器确认,并且加密过后的 Sec-WebSocket-Key,也就是client要求建立WebSocket验证的凭证 Sec-WebSocket-Protocol: chat
3、socket建立连接原理图:
运行操作结果:
准备工作开启扩展: php需要打开websocket的扩展,在php安装目录下的php.ini文件 extension=php_sockets.dll
先执行脚本 例如: php -q SocketService.php
后执行页面 例如: web.html
三、PHP中建立websocket的过程讲解 SocketService.php:
<?php
class SocketService
{
private $address = '0.0.0.0';
private $port = 12345;
private $_sockets;
public function __construct($address = '', $port = '')
{
if (!empty($address)) {
$this->address = $address;
}
if (!empty($port)) {
$this->port = $port;
}
}
public function service()
{
//获取tcp协议号码。
$tcp = getprotobyname("tcp");
$sock = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, $tcp);
socket_set_option($sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1);
if ($sock < 0) {
throw new Exception("failed to create socket: " . socket_strerror($sock) . "\n");
}
socket_bind($sock, $this->address, $this->port);
socket_listen($sock, $this->port);
echo "listen on $this->address $this->port ... \n";
$this->_sockets = $sock;
}
public function run()
{
$this->service();
$clients[] = $this->_sockets;
while (true) {
$changes = $clients;
$write = null;
$except = null;
//当select处于等待时,两个客户端中甲先发数据来,则socket_select会在$changes中保留甲的socket并往下运行,另一个客户端的socket就被丢弃了,所以再次循环时,变成只监听甲了,这个可以在新循环中把所有链接的客户端socket再次加进$changes中,则可以避免本程序的这个逻辑错误
/** socket_select是阻塞,有数据请求才处理,否则一直阻塞
* 此处$changes会读取到当前活动的连接
* 比如执行socket_select前的数据如下(描述socket的资源ID):
* $socket = Resource id #4
* $changes = Array
* (
* [0] => Resource id #5 //客户端1
* [1] => Resource id #4 //server绑定的端口的socket资源
* )
* 调用socket_select之后,此时有两种情况:
* 情况一:如果是新客户端2连接,那么 $changes = array([1] => Resource id #4),此时用于接收新客户端2连接
* 情况二:如果是客户端1(Resource id #5)发送消息,那么$changes = array([1] => Resource id #5),用户接收客户端1的数据
*
* 通过以上的描述可以看出,socket_select有两个作用,这也是实现了IO复用
* 1、新客户端来了,通过 Resource id #4 介绍新连接,如情况一
* 2、已有连接发送数据,那么实时切换到当前连接,接收数据,如情况二*/
socket_select($changes, $write, $except, null);
foreach ($changes as $key => $_sock) {
if ($this->_sockets == $_sock) { //判断是不是新接入的socket
if (($newClient = socket_accept($_sock)) === false) {
die('failed to accept socket: ' . socket_strerror($_sock) . "\n");
}
$line = trim(socket_read($newClient, 1024));
if ($line === false) {
socket_shutdown($newClient);
socket_close($newClient);
continue;
}
$this->handshaking($newClient, $line);
//获取client ip
socket_getpeername($newClient, $ip);
$clients[$ip] = $newClient;
echo "Client ip:{$ip} \n";
echo "Client msg:{$line} \n";
} else {
$byte = socket_recv($_sock, $buffer, 2048, 0);
if ($byte < 7) {
continue;
}
$msg = $this->message($buffer);
//在这里业务代码
echo "{$key} clinet msg:", $msg, "\n";
//返回命令行获取输入值
// fwrite(STDOUT, 'Please input a argument:');
// $response = trim(fgets(STDIN));
// $this->send($_sock, $response);
//返回指定的数据
$a = [1, 2, 3];
foreach ($a as $value) {
$response = 'owen' . $value;
$this->send($_sock, $response);
}
echo "{$key} response to Client:" . $response, "\n";
}
}
}
}
/**
* 握手处理
* @param $newClient socket
* @return int 接收到的信息
*/
public function handshaking($newClient, $line)
{
$headers = array();
$lines = preg_split("/\r\n/", $line);
foreach ($lines as $line) {
$line = rtrim($line);
if (preg_match('/^(\S+): (.*)$/', $line, $matches)) {
$headers[$matches[1]] = $matches[2];
}
}
$secKey = $headers['Sec-WebSocket-Key'];
$secAccept = base64_encode(pack('H*', sha1($secKey . '258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11')));
$upgrade = "HTTP/1.1 101 Web Socket Protocol Handshake\r\n" .
"Upgrade: websocket\r\n" .
"Connection: Upgrade\r\n" .
"WebSocket-Origin: $this->address\r\n" .
"WebSocket-Location: ws://$this->address:$this->port/websocket/websocket\r\n" .
"Sec-WebSocket-Accept:$secAccept\r\n\r\n";
return socket_write($newClient, $upgrade, strlen($upgrade));
}
/**
* 解析接收数据
* @param $buffer
* @return null|string
*/
public function message($buffer)
{
$len = $masks = $data = $decoded = null;
$len = ord($buffer[1]) & 127;
if ($len === 126) {
$masks = substr($buffer, 4, 4);
$data = substr($buffer, 8);
} else {
if ($len === 127) {
$masks = substr($buffer, 10, 4);
$data = substr($buffer, 14);
} else {
$masks = substr($buffer, 2, 4);
$data = substr($buffer, 6);
}
}
for ($index = 0; $index < strlen($data); $index++) {
$decoded .= $data[$index] ^ $masks[$index % 4];
}
return $decoded;
}
/**
* 发送数据
* @param $newClinet 新接入的socket
* @param $msg 要发送的数据
* @return int|string
*/
public function send($newClinet, $msg)
{
$msg = $this->frame($msg);
socket_write($newClinet, $msg, strlen($msg));
}
public function frame($s)
{
$a = str_split($s, 125);
if (count($a) == 1) {
return "\x81" . chr(strlen($a[0])) . $a[0];
}
$ns = "";
foreach ($a as $o) {
$ns .= "\x81" . chr(strlen($o)) . $o;
}
return $ns;
}
/**
* 关闭socket
*/
public function close()
{
return socket_close($this->_sockets);
}
}
$sock = new SocketService();
$sock->run();
复制代码
web.html:
<!doctype html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<meta name="viewport" content="width=device-width,initial-scale=1, maximum-scale=1, user-scalable=no">
<title>websocket</title>
</head>
<body>
<input id="text" value="">
<input type="submit" value="send" onclick="start()">
<input type="submit" value="close" onclick="close()">
<div id="msg"></div>
<script>
/**
webSocket.readyState
0:未连接
1:连接成功,可通讯
2:正在关闭
3:连接已关闭或无法打开
*/
//创建一个webSocket 实例
var webSocket = new WebSocket("ws://114.67.103.50:12345");
webSocket.onerror = function (event){
onError(event);
};
// 打开websocket
webSocket.onopen = function (event){
onOpen(event);
};
//监听消息
webSocket.onmessage = function (event){
onMessage(event);
};
webSocket.onclose = function (event){ //服务端关闭后 触发
onClose(event);
}
//关闭监听websocket
function onError(event){
document.getElementById("msg").innerHTML = "<p>close</p>";
console.log("error"+event.data);
};
function onOpen(event){
console.log("open:"+sockState());
document.getElementById("msg").innerHTML = "<p>Connect to Service</p>";
};
function onMessage(event){
console.log("onMessage");
document.getElementById("msg").innerHTML += "<p>response:"+event.data+"</p>"
};
function onClose(event){
document.getElementById("msg").innerHTML = "<p>close</p>";
console.log("close:"+sockState());
webSocket.close();
}
function sockState(){
var status = ['未连接','连接成功,可通讯','正在关闭','连接已关闭或无法打开'];
return status[webSocket.readyState];
}
function start(event){
console.log(webSocket);
var msg = document.getElementById('text').value;
document.getElementById('text').value = '';
console.log("send:"+sockState());
console.log("msg="+msg);
webSocket.send("msg="+msg);
document.getElementById("msg").innerHTML += "<p>request:"+msg+"</p>"
};
function close(event){
webSocket.close();
}
</script>
</body>
</html>
复制代码
二、 websocket ip地址连接要注意的地方 服务器端监听了 21100 端口后, 服务器还要对外打开 211000 端口连接, 否则 websocket 客户端还是连接不了服务器的。 可能出现错误 WebSocket connection to ‘ws://192.168.1.250:21100/’ failed: Error in connection establishment: net::ERR_CONNECTION_REFUSED
WebSocket connection to ‘ws://192.168.1.250:21100/’ failed: Error in connection establishment: net::ERR_CONNECTION_TIMED_OUT
linux centos7 操作如下
firewall-cmd --list-ports
复制代码
查看开放的端口
firewall-cmd --zone=public --add-port=21100/tcp --permanent
复制代码
添加开放端口
systemctl restart firewalld.service
复制代码
重启防火墙