之所以写下此文，是我觉得越是简单的技术往往能发挥越重要的作用，随着各种新的技术的诞生，实时web技术已经走进我们。websocket和node.js使开发实时应用非常简单，同时性能也非常高。
关于websocket
websocket是html5的重要feature，它直接在浏览器上对与socket的支持，这给了web开发无限的想象，虽然以前也有 flash socket+js的实现，不过毕竟不稳定，而且兼容性有很多问题，当然websocket的普及也依赖于支持html5标准的浏览器的更新，目前只有 chrome、safari、firefox 4.0等少数浏览器可以支持，不过大势所驱，加上智能移动设备的普及，websocket可以有更大的作为。
他解决了web实时化的问题，相比传统http有如下好处：
- 一个WEB客户端只建立一个TCP连接
- Websocket服务端可以推送(push)数据到web客户端.
- 有更加轻量级的头，减少数据传送量
本文来重点来分析下。
websocket的原理和应用
在继续本文之前，让我们了解下websocket的原理：
websocket通信协议实现的是基于浏览器的原生socket，这样原先只有在c/s模式下的大量开发模式都可以搬到web上来了，基本就是通过浏览器的支持在web上实现了与服务器端的socket通信。
WebSocket没有试图在HTTP之上模拟server推送，而是直接在TCP之上定义了帧协议，因此WebSocket能够支持双向的通信。
首先来介绍下websocket客户端与服务端建立连接的过程：
先用js创建一个WebSocket实例，使用ws协议建立服务器连接，ws://www.cnodejs.org:8088
ws开头是普通的websocket连接，wss是安全的websocket连接，类似于https。
客户端与服务端建立握手，发送如下信息：GET /echo HTTP/1.1
Upgrade: WebSocket
Connection: Upgrade
Host: http://www.cnodejs.org:8088
Origin: http://www.cnodejs.com
服务端会发回如下：HTTP/1.1 101 Web Socket Protocol Handshake
Upgrade: WebSocket
Connection: Upgrade
WebSocket-Origin: http://www.cnodejs.org
WebSocket-Location: ws://www.cnodejs.org:8088/echo
具体的ws协议，可以参考： http://tools.ietf.org/html/draft-hixie-thewebsocketprotocol-76
我们在开发过程中不需要考虑协议的细节，因为websocket API已经帮我们封装好了。
需要注意的是所有的通信数据都是以”\x00″开头以”\xFF”结尾的，并且都是UTF-8编码的。
这个过程类似于http的建立连接过程，不同的是，建立连接之后，接下来客户端和服务端的任何交互都需要再有这个动作。客户端通过websocket API提供的如下4个事件进行编程：
- onopen 建立连接后触发
- onmessage 收到消息后触发
- onerror 发生错误时触发
- onclose 关闭连接时触发
让我们全面了解一下websocket API，他其实非常简单，下面是所有的API：
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[Constructor(in DOMString url, in optional DOMString protocols)]
[Constructor(in DOMString url, in optional DOMString[] protocols)]
interface WebSocket {
readonly attribute DOMString url;
// ready state
const unsigned short CONNECTING = 0;
const unsigned short OPEN = 1;
const unsigned short CLOSING = 2;
const unsigned short CLOSED = 3;
readonly attribute unsigned short readyState;
readonly attribute unsigned long bufferedAmount;
// networking
attribute Function onopen;
attribute Function onmessage;
attribute Function onerror;
attribute Function onclose;
readonly attribute DOMString protocol;
void send(in DOMString data);
void close();
};
WebSocket implements EventTarget;
|
详细的websocket API，可以参考此文： http://dev.w3.org/html5/websockets/
node.js与websocket的结合
终于讲到了正题了，node.js如何与websocket结合，websocket API是基于事件的，他是对于客户端而言，而对于服务端来说，如何来处理呢？其实可以简单的理解为实现websocket协议的socket server开发。
node.js天生就是一个高效的服务端语言，可以直接使用 javascript直接来处理来自客户端的请求，这样如果服务端这边需要大量的业务逻辑开发，则可以直接使用node开发。通过node和 websocket的结合可以开发出很多实时性要求很高的web应用，如游戏、直播、股票、监控、IM等等。
而node.js如何实现websocket的支持，已经有一个比较成熟的开源系统node-websocket-server： https://github.com/miksago/node-websocket-server，让我们来探究一二：
其实原理也是很简单就是用node实现了websocket draft-76的协议，同时他对外提供了api，可以方便其他应用程序简化编程。
它继承了node的http.Server的事件和方法，这样它简化了服务端的编程，同时可以处理http的请求。
为了实现连接之间的通信和消息的广播，它实现了一个manager类，给每一个连接创建一个id，然后在内存中维护一个连接链表，并提供了上线和下线的自动管理。
它还提供对以下几个事件的接口：
- listening 当服务器准备好接受客户端请求时
- request 当一个http 请求发生时触发
- stream
- close
- clientError
- error
让我们看看一个node-websocket-server提供的一个server的例子：
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var sys = require("sys")
, ws = require(‘../lib/ws/server‘);
var server = ws.createServer({debug: true});
// Handle WebSocket Requests
server.addListener("connection", function(conn){
conn.send("Connection: "+conn.id);
conn.addListener("message", function(message){
conn.broadcast("<"+conn.id+"> "+message);
if(message == "error"){
conn.emit("error", "test");
}
});
});
server.addListener("error", function(){
console.log(Array.prototype.join.call(arguments, ", "));
});
server.addListener("disconnected", function(conn){
server.broadcast("<"+conn.id+"> disconnected");
});
server.listen(8000);
|
这个例子非常的简单，可以看到对于websocket的server端开发，我们已经不需要考虑 websocket协议的实现，他几乎有着和客户端浏览器上websocket API一样的事件，只有对连接、断开连接、消息、错误等事件进行处理，这样应用的开发就非常的灵活了。
实例：用websocket和node.js搭建实时监控系统
通过websocket打通了浏览器和服务端之后，我们就可以尝试搭建一个实际的应用，这里以实时监控系统为例。
直接与linux自身监控工具的结合，将监控结果通过websocket直接更到网页上，由于建立了socket长连接，绑定iostat的标准输 出的事件，做到了真正的实时。同时可以支持对监控结果的讨论，增加了一个简单的chat，基于事件的通讯中，chat和监控同时发送完全不受影响，所以还 可以把更多的事件加入进来。
让我们来看看这个过程：
首先是用node.js捕获iostat的输出：
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var sys = require("sys")
, ws = require(‘../lib/ws/server‘);
var sys = require(‘sys‘);
var spawn = require(‘child_process‘).spawn;
var mon = spawn("iostat",["-I","5"]);
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spawn可以根据参数启动一个进程，同时可以对stdout, stderr, exit code进行捕获，当这些事件触发时，可以绑定我们的函数，同时捕获其输出。
这里是iostat的标准输出：
disk0 cpu load average
KB/t tps MB/s us sy id 1m 5m 15m
14.64 4 0.06 7 5 88 0.76 0.95 0.90
我们捕获他的输出，将其发送到客户端去：
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mon.stdout.on(‘data‘,function(data) {
data = format_string(data);
sys.puts(data);
conn.send("#mon:"+data+"");
});
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客户端也就是浏览器，在收到消息后，对其进行简单的字符串处理，然后就可以直接在网页中输出了。
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w.onmessage = function(e) {
var msg = e.data;
if(msg.match(/#mon:/)) {
var monarr = msg.split(":")[1].split(" ");
var body = "";
for(var item in monarr) {
body += "<td id=‘io_"+item+"‘>"+monarr[item]+"</td>"
}
$("#iobody").html(body);
//log(monarr[0]);
}
else
log(e.data);
}
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这里自定义了一个#mon的简单协议，这样可以对更多类型的输出分开处理。
服务端和客户端总共100多行的代码，就已经实现了一个实时服务器性能监控系统。
全部代码下载地址： http://cnodejs.googlecode.com/svn/trunk/monsocket/examples/
（注：本程序仅在mac osx下测试通过）
如果加上RGraph(基于html5)，则可以打造更加精美的实时展现: http://www.rgraph.net/docs/dynamic.html
总结
这篇文章适合node.js的初学者或者对于websocket不够了解的人，总结起来，就是以下几个点：
- 使用websocket API可以开发web应用实时
- websocket api和 node.js可以很完美的配合
- node-websocket-server 封装了websocket协议，使服务端进行websocket的开发，非常的简单
- node的易用性，使其在服务端略加编程，即可以打造一个完美的后台服务
- node的事件驱动的机制保证了系统的高效，可以使用EventEmitter定义自己的事件触发
- 对于命令行输出可以使用spawn来捕获，通过在web应用中充分利用linux的各种系统工具
参考资料
- http://nodejs.org/
- http://dev.w3.org/html5/websockets/
- http://tools.ietf.org/html/draft-hixie-thewebsocketprotocol-76
- https://github.com/miksago/node-websocket-server
这个例子非常的简单，可以看到对于websocket的server端开发，我们已经不需要考虑 websocket协议的实现，他几乎有着和客户端浏览器上websocket API一样的事件，只有对连接、断开连接、消息、错误等事件进行处理，这样应用的开发就非常的灵活了。