5.Netty入门第五章——协议栈开发纪要

Netty的HTTP协议栈开发的客户端和服务端具有Netty的天然优势——异步事件驱动。所以以此开发的HTTP协议栈程序也是异步非阻塞的。本章节介绍如何利用Netty提供的基础完成HTTP协议栈的开发。

1. Netty+XML 协议栈开发

HTTP仅仅是承载数据交换的通道,是载体而不是Web容器,没有必要上Tomcat等重量型容器。

2. WebSocket开发

对于HTTP协议,开销较大,服务器只有收到请求才会应答,不适合做低延迟应用。Websocket将网络套接字引入客户端和服务端。浏览器和服务器之间可以通过套接字建立持久的连接。双方都可以互发数据给对方。

2.1. HTTP协议的弊端:

  1. HTTP半双工,两端不能同事传输数据
  2. HTTP消息冗长繁琐,包括消息头、消息体、换行符等,通常,基于文本传输方式,要比其他二进制通信 协议繁琐和冗长。
  3. 针对服务器推送的黑客攻击,如长轮询。

目前,很多网站为了实现消息推送,基本上都是采用长轮询(例如每秒1次HTTP Request),header冗长,占用带宽和服务器的资源。因此HTML5定义了WebSocket协议,更好的节省了服务器资源和带宽实现实时通信。
新的长轮询技术是Comet,使用AJAX,可达到双向通信,但依然需要发送请求,切普遍采用了长连接,也会消耗带宽和资源。

2.2. WebSocket特点:

  1. 浏览器与服务器只需做一个握手操作(与TCP握手不在同一层次,TCP握手后连接建立,WebSocket握手是指在TCP建立后告诉服务器这个一个WebSocket握手信息),然后形成快速通道,WebSocket基于TCP的全双工通讯,相比HTTP的半双工,性能得到较大的提升。
  2. 对代理和防火墙透明
  3. 无Header、Cookie和身份认证
  4. 无安全开销
  5. 通过"ping/pong"帧保持链路激活
  6. 服务器主动推送到客户端,无需客户端的长轮询

2.3. WebSocket连接的建立和关闭

建立:需要客户端或者浏览器发出握手请求,请求消息为HTTP请求,其中包含了附加的头信息,如Upgrade: websocketConnection: Upgrade等。

GET ws://echo.websocket.org/?encoding=text HTTP/1.1
Host: echo.websocket.org
Connection: Upgrade
Pragma: no-cache
Cache-Control: no-cache
Upgrade: websocket
Origin: http://websocket.org
Sec-WebSocket-Version: 13
User-Agent: Mozilla/5.0 (X11; Linux x86_64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/54.0.2840.90 Safari/537.36
Accept-Encoding: gzip, deflate, sdch
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8,de;q=0.6
Cookie: _ga=GA1.2.2145434661.1502418351; _gid=GA1.2.1865172317.1502418351; _gat=1
Sec-WebSocket-Key: VDY/9d/0RyXxpbW6YRd++Q==
Sec-WebSocket-Extensions: permessage-deflate; client_max_window_bits

服务器解析头信息并做出应答,包含附加字段如:Connection: UpgradeUpgrade: websocket

HTTP/1.1 101 Web Socket Protocol Handshake
Access-Control-Allow-Credentials: true
Access-Control-Allow-Headers: content-type
Access-Control-Allow-Headers: authorization
Access-Control-Allow-Headers: x-websocket-extensions
Access-Control-Allow-Headers: x-websocket-version
Access-Control-Allow-Headers: x-websocket-protocol
Access-Control-Allow-Origin: http://websocket.org
Connection: Upgrade
Date: Fri, 11 Aug 2017 02:41:01 GMT
Sec-WebSocket-Accept: 0xphShwDb6MpA6oZYZsYpiuJNhk=
Server: Kaazing Gateway
Upgrade: websocket

连接建立成功。

关闭:
上述连接持续到某一端主动关闭连接。
底层的TCP连接应该首先由服务器关闭,异常情况下,可以由客户端发起TCP Close。

3. 私有协议栈开发

广义上,通信协议可分为公有和私有协议。私有协议具有更好的灵活性,往往会在公司和组织内部使用,按需定制。绝大多数协议都是基于TCP/IP,所以利用Netty的NIO TCP协议栈可以非常方便进行定制开发。

大型系统往往会被拆分成多个模块,各个模块可能需要实现跨节点通信,在传统的JAVA应用中,通常使用一下4种方式进行跨节点通信:

  1. RMI远程服务调用
  2. Java的Socket+Java序列化方式
  3. 利用开源RPC框架,如Facebook的Thrift、Apache的Avro
  4. 利用标准的公有协议,如HTTP+XML、RESTful+JSON、Webservice
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