【转】HTTP长连接的“服务器推”技术(1) – 转载

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很多应用譬如监控、即时通信、即时报价系统都需要将后台发生的变化实时传送到客户 端而无须客户端不停地刷新、发送请求。本文首先介绍、比较了常用的“服务器推”方案,着重介绍了 Comet - 使用 HTTP 长连接、无须浏览器安装插件的两种“服务器推”方案:基于 AJAX 的长轮询方式;基于 iframe 及 htmlfile 的流方式。最后分析了开发 Comet 应用需要注意的一些问题,以及如何借助开源的 Comet 框架-pushlet 构建自己的“服务器推”应用。

“服务器推”技术的应用

传统模式的 Web 系统以客户端发出请求、服务器端响应的方式工作。这种方式并不能满足很多现实应用的需求,譬如:

  • 监控系统:后台硬件热插拔、LED、温度、电压发生变化;
  • 即时通信系统:其它用户登录、发送信息;
  • 即时报价系统:后台数据库内容发生变化;

这些应用都需要服务器能实时地将更新的信息传送到客户端,而无须客户端发出请求。“服务器推”技术在现实应用中有一些解决方案,本文将这些解决方案 分为两类:一类需要在浏览器端安装插件,基于套接口传送信息,或是使用 RMI、CORBA 进行远程调用;而另一类则无须浏览器安装任何插件、基于 HTTP 长连接。

将“服务器推”应用在 Web 程序中,首先考虑的是如何在功能有限的浏览器端接收、处理信息:

  1. 客户端如何接收、处理信息,是否需要使用套接口或是使用远程调用。客户端呈现给用户的是 HTML 页面还是 Java applet 或 Flash 窗口。如果使用套接口和远程调用,怎么和 JavaScript 结合修改 HTML 的显示。
  2. 客户与服务器端通信的信息格式,采取怎样的出错处理机制。
  3. 客户端是否需要支持不同类型的浏览器如 IE、Firefox,是否需要同时支持 Windows 和 Linux 平台。

基于客户端套接口的“服务器推”技术

Flash XMLSocket

如果 Web 应用的用户接受应用只有在安装了 Flash 播放器才能正常运行, 那么使用 Flash 的 XMLSocket 也是一个可行的方案。

这种方案实现的基础是:

  1. Flash 提供了 XMLSocket 类。
  2. JavaScript 和 Flash 的紧密结合:在 JavaScript 可以直接调用 Flash 程序提供的接口。

具体实现方法:在 HTML 页面中内嵌入一个使用了 XMLSocket 类的 Flash 程序。JavaScript 通过调用此 Flash 程序提供的套接口接口与服务器端的套接口进行通信。JavaScript 在收到服务器端以 XML 格式传送的信息后可以很容易地控制 HTML 页面的内容显示。

关于如何去构建充当了 JavaScript 与 Flash XMLSocket 桥梁的 Flash 程序,以及如何在 JavaScript 里调用 Flash 提供的接口,我们可以参考 AFLAX(Asynchronous Flash and XML)项目提供的 Socket Demo 以及 SocketJS。

Javascript 与 Flash 的紧密结合,极大增强了客户端的处理能力。从 Flash 播放器 V7.0.19 开始,已经取消了 XMLSocket 的端口必须大于 1023 的限制。Linux 平台也支持 Flash XMLSocket 方案。但此方案的缺点在于:

  1. 客户端必须安装 Flash 播放器;
  2. 因为 XMLSocket 没有 HTTP 隧道功能,XMLSocket 类不能自动穿过防火墙;
  3. 因为是使用套接口,需要设置一个通信端口,防火墙、代理服务器也可能对非 HTTP 通道端口进行限制;

不过这种方案在一些网络聊天室,网络互动游戏中已得到广泛使用。

Java Applet 套接口

在客户端使用 Java Applet,通过 java.net.Socketjava.net.DatagramSocketjava.net.MulticastSocket 建立与服务器端的套接口连接,从而实现“服务器推”。

这种方案最大的不足在于 Java applet 在收到服务器端返回的信息后,无法通过 JavaScript 去更新 HTML 页面的内容。

基于 HTTP 长连接的“服务器推”技术

Comet 简介

浏览器作为 Web 应用的前台,自身的处理功能比较有限。浏览器的发展需要客户端升级软件,同时由于客户端浏览器软件的多样性,在某种意义上,也影响了浏览器新技术的推广。 在 Web 应用中,浏览器的主要工作是发送请求、解析服务器返回的信息以不同的风格显示。AJAX 是浏览器技术发展的成果,通过在浏览器端发送异步请求,提高了单用户操作的响应性。但 Web 本质上是一个多用户的系统,对任何用户来说,可以认为服务器是另外一个用户。现有 AJAX 技术的发展并不能解决在一个多用户的 Web 应用中,将更新的信息实时传送给客户端,从而用户可能在“过时”的信息下进行操作。而 AJAX 的应用又使后台数据更新更加频繁成为可能。

图 1. 传统的 Web 应用模型与基于 AJAX 的模型之比较


“服务器推”是一种很早就存在的技术,以前在实现上主要是通过客户端的套接口,或是服 务器端的远程调用。因为浏览器技术的发展比较缓慢,没有为“服务器推”的实现提供很好的支持,在纯浏览器的应用中很难有一个完善的方案去实现“服务器推” 并用于商业程序。最近几年,因为 AJAX 技术的普及,以及把 IFrame 嵌在“htmlfile“的 ActiveX 组件中可以解决 IE 的加载显示问题,一些受欢迎的应用如 meebo,gmail+gtalk 在实现中使用了这些新技术;同时“服务器推”在现实应用中确实存在很多需求。因为这些原因,基于纯浏览器的“服务器推”技术开始受到较多关注,Alex Russell(Dojo Toolkit 的项目 Lead)称这种基于 HTTP 长连接、无须在浏览器端安装插件的“服务器推”技术为“Comet”。目前已经出现了一些成熟的 Comet 应用以及各种开源框架;一些 Web 服务器如 Jetty 也在为支持大量并发的长连接进行了很多改进。关于 Comet 技术最新的发展状况请参考关于 Comet 的 wiki。

下面将介绍两种 Comet 应用的实现模型。

基于 AJAX 的长轮询(long-polling)方式

如图1所示,AJAX 的出现使得 JavaScript 可以调用 XMLHttpRequest 对象发出 HTTP 请求,JavaScript 响应处理函数根据服务器返回的信息对 HTML 页面的显示进行更新。使用 AJAX 实现“服务器推”与传统的 AJAX 应用不同之处在于:

  1. 服务器端会阻塞请求直到有数据传递或超时才返回。
  2. 客户端 JavaScript 响应处理函数会在处理完服务器返回的信息后,再次发出请求,重新建立连接。
  3. 当客户端处理接收的数据、重新建立连接时,服务器端可能有新的数据到达;这些信息会被服务器端保存直到客户端重新建立连接,客户端会一次把当前服务器端所有的信息取回。

图 2. 基于长轮询的服务器推模型


一些应用及示例如 “Meebo”, “Pushlet Chat” 都采用了这种长轮询的方式。相对于“轮询”(poll),这种长轮询方式也可以称为“拉”(pull)。因为这种方案基于 AJAX,具有以下一些优点:请求异步发出;无须安装插件;IE、Mozilla FireFox 都支持 AJAX。

在这种长轮询方式下,客户端是在 XMLHttpRequest 的 readystate 为 4(即数据传输结束)时调用回调函数,进行信息处理。当 readystate 为 4 时,数据传输结束,连接已经关闭。Mozilla Firefox 提供了对 Streaming AJAX 的支持, 即 readystate 为 3 时(数据仍在传输中),客户端可以读取数据,从而无须关闭连接,就能读取处理服务器端返回的信息。IE 在 readystate 为 3 时,不能读取服务器返回的数据,目前 IE 不支持基于 Streaming AJAX。


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