即时通讯协议简介

即时通讯(Instant Messaging)大家应该都不陌生,平时使用的社交软件(微信、QQ等)基本都包含这种功能。想必看这偏文章的应该也都是同行,这里不做赘述。我们从协议的角度上来分析一下。
即时通讯协议有很多种,包括 WebSocket、MQTT、XMPP,都是应用层协议。应用层协议就有很多了,不仅包含上边列出的 WebSocket、MQTT、XMPP,还有大家熟知的 HTTP、POP、RTMP、SSH 等。下面我们还是聚焦到几种即时通讯协议上。先分别来说一下优缺点:

Http 轮询

Http 轮询严格意义上来讲算不上即时通讯协议,把它列上就是因为确实有不少开发者(或者公司)刚开始时就是使用 Http 轮询的方式来模拟即时通讯。因为这是最简单的,可以很快速的实现这个功能。Http 请求是单向性的,也就是只是在客户端发起请求,但 server 想推数据到 client 就无能为力了。最初 ajax 流行时,很多也都会用 http 轮询的方式来完成交互。优点就是简单、可控,缺点就是不实时,而且很多情况有冗余请求,而且 http 请求时也会包含过长的头部,其中的有效部分可能只有很少的内容。

WebSocket(与 Socket 可不是一个东西)

WebSocket(RCF) 就是为了解决上述问题而产生的。关于协议的概述可以去看一下 Protocol Overview,本质就是一开始会通过 HTTP 握手,然后建立 TCP 连接,在此连接上进行全双工的数据传输。

客户端的握手请求如下:

GET /chat HTTP/1.1
Host: server.example.com
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==
Origin: http://example.com
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
Sec-WebSocket-Version: 13

服务端返回的握手如下:

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=
Sec-WebSocket-Protocol: chat

优点就是不用轮询,直接建立全双工连接,可以实时的收发消息。
缺点就是各浏览器支持程度不一,而且服务端长期维护长连接需要一定的成本。

MQTT

MQTT 是一个基于代理的轻量级的 pub/sub 的消息传输协议。关于协议本身可以参考 协议规范。MQTT 设计之初就
是为了低带宽或者网络不可靠的情况下的通讯。

优点就是对带宽等硬件要求较低,适用于物联网场景。
缺点就是不支持点对点通信,以及 broker 等还不算很成熟,使用时坑可能比较多。
MQTT Broker 选型

XMPP

RFC RFC 中文 XSF
具体相关的历史可以去以上网站查询,这里不再赘述了。
XMPP 是 Extensible Messaging and Presence Protocol 的简拼,协议本身就体现了可扩展的特性,而且由于是基于 TCP 长链接的 XML 流,所以可扩展性也是由于 XML 本身可扩展的优点所提供的。而同样的 XML 的缺点当然也会体现于 XMPP 中,对于 Server 端来讲会数据负载过重,对于 Client 来讲,会有耗电、耗流量等问题。

优点是协议成熟,强大,可扩展性强,并且有成熟的开源方案
缺点是信息冗余量大(信息的格式是 XML),因而费流量,费电

GCM

看到有些人把 GCM 也归类到即时通讯协议里边,有点匪夷所思。GCM 实际是一个服务,而不是协议层的东西。

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