HTTP长连接与短链接或者推送技术原理

电脑杂谈  发布时间:2019-09-11 05:02:56  来源:网络整理

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HTTP长连接和短连接或者推送服务原理

HTTP长连接和短连接1

1. HTTP协议与TCP/IP协议的关系

HTTP的长连接和短连接本质上是TCP长连接和短连接。HTTP属于应用层协议,在存储层使用TCP协议,在网络层使用IP协议。IP协议主要极速11选5网络路由和寻址问题,TCP协议主要极速11选5怎么在IP层之上可靠的释放数据包,使在网络上的另一端收到发端发出的所有包,并且顺序与发出顺序一致。TCP有靠谱,面向连接的特征。

2. 如何理解HTTP协议是无状态的

HTTP协议是无状况的,指的是协议针对事务处理没有记忆能力,服务器不知道客户端是哪个状况。也就是说,打开一个服务器上的网站和你之前打开这个服务器上的网站之间没有任何联系。HTTP是一个无状况的面向连接的协议,无状况不代表HTTP不能保持TCP连接,更不能代表HTTP使用的是UDP协议(无连接)。

3. 什么是长连接、短连接?

在HTTP/1.0中,默认使用的是短连接。也就是说,浏览器和服务器每进行一次HTTP操作,就制定一次连接,但任务结束就中止连接。如果客户端浏览器访问的某个HTML或其它类别的 Web页中包括有其它的Web资源,如JavaScript文件、图像文件、CSS文件等;当浏览器每碰到这种一个Web资源,就会构建一个HTTP会话。

但从 HTTP/1.1起,默认使用长连接,用以保持连接特点。使用长连接的HTTP协议,会在响应头有加入这行代码:

Connection:keep-alive

在使用长连接的状况下,当一个网页关掉完成后,客户端和服务器之间用于存储HTTP数据的 TCP连接不会关闭,如果客户端再次访问这个服务器上的网站,会再次使用这一条已经确立的连接。Keep-Alive不会永久维持连接,它有一个保持时间,可以在不同的服务器软件(如Apache)中设置这个时间。实现长连接要客户端和服务端都支持长连接。

HTTP协议的长连接和短连接,实质上是TCP协议的长连接和短连接。

3.1 TCP连接

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当网络通信时采用TCP协议时,在真正的读写操作之前,server与client之间应该创建一个连接,当读写操作完成后,双方不再需要这个连接 时他们可以传递这个连接,连接的构建是必须3次握手的,而释放则必须4次握手,所以说每位连接的构建都是需要资源耗费和时间消耗的。

3.2 TCP短连接

我们模拟一下TCP短连接的情况,client向server发起连接请求,server接到请求,然后双方构建连接。client向server 发送消息,server回应client,然后一次读写就完成了,这时候双方任何一个都可以发起close操作,不过通常都是client先发起 close操作。为什么呢,一般的server不会回复完client后立刻关掉连接的,当然不排除有特殊的状况。从后面的表述看,短连接通常只会在 client/server间传递一次读写操作

短连接的缺点是:管理出来非常简洁,存在的连接都是有用的连接,不需要额外的控制方式。

3.3 TCP长连接

接下来我们再模拟一下长连接的状况,client向server发起连接,server接受client连接,双方确立连接。Client与server完成一次读写之后,它们之间的联结并不会主动关闭,后续的读写操作会再次使用这个连接。

首先说一下TCP/IP详解上提到的TCP保活功能,保活功能主要为服务器应用提供,服务器应用希望了解用户主机能否崩溃,从而可以代表用户使用资源。如果顾客已然消失,使得服务器上保留一个半开放的连接,而服务器又在期待来自客户端的数据,则服务器将应远等待客户端的数据,保活功能就是试图在服务 器端检测到这些半开放的连接。

如果一个给定的连接在两小时内没有任何的动作,则服务器就向用户发一个探测报文段,客户主机需要进入下面4个状态之一:

客户主机一直正常运行,并从服务器可达。客户的TCP响应正常,而服务器也明白别人是正常的,服务器在两小时后将保活定时器复位。

客户主机将要崩溃,并且关掉或者正在重新启动。在任何一种情况下,客户的TCP都没有响应。服务端将不能收到对探测的响应,并在75秒后超时。服务器总共发送10个这样的探测 ,每个间隔75秒。如果服务器没有收到一个响应,它就觉得用户主机尚未关闭并解除连接。

客户主机崩溃并即将重新启动。服务器将收到一个对其保活探测的响应,这个响应是一个复位,使得服务器终止这个连接。

客户机正常运行,但是服务器不可达,这种状况与2类似,TCP能看到的就是没有收到探查的响应。

3.4 长连接短连接操作过程

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短连接的操作方法是:

建立联结——数据存储——关闭连接...建立联结——数据存储——关闭连接

长连接的操作方法是:

建立联结——数据存储...(保持连接)...数据传输——关闭连接

4. 长连接和短连接的特点和优点

由上可以看出,长连接可以省去较多的TCP建立和关闭的操作,减少耗费,节约时间。对于经常请求资源的用户来说,较适用长连接。不过此处存在一个问题,存活功能的探测周期太长,还有就是它也是探测TCP连接的存活,属于非常斯文的做法,遇到恶意的连接时,保活功能就不够使了。在长连接的应用画面下,client端通常不会主动关闭他们之间的联接,Client与server之间的联结如果经常不关闭的话,会存在一个问题,随着客户端连接越来越多,server早晚有扛不住的之后,这时候server端必须采用一些思路,如关闭一些长时间没有读写事件出现的连接,这样可 以防止一些恶意连接造成server端服务损坏;如果条件再允许就可以以客户端机器为颗粒度,限制每个客户端的最大长连接数,这样可以完全规避某个蛋疼的客户端连累后端服务。

短连接针对服务器来说管理较为简单,存在的连接都是有用的连接,不需要额外的控制方式。但即使用户请求频繁,将在TCP的构建和关闭操作上浪费时间和带宽。

长连接和短连接的形成在于client和server采用的关闭策略,具体的应用场景运用准确的思路,没有十全十美的选用,只有适合的选取。

5. 什么时候用长连接,短连接?

长连接多用于操作经常,点对点的通信,而且连接数不能太多情况,。每个TCP连接都应该三步握手,这还要时间,如果每个操作都是先连接,再操作的话这么处理速度会增加太多,所以每个操作完后都不断开,次处理时直接发送数据包就OK了,不用建立TCP连接。例如:的连接用长连接, 如果用短连接经常的通信会导致socket错误,而且经常的socket 创建也有对资源的浪费。

而像WEB网站的http服务通常都用短链接,因为长连接针对服务端来说会浪费一定的资源,而像WEB网站这样经常的成千上万甚至上亿客户端的连接用短连接会更省一些资源,如果用长连接,而且同时有成千上万的用户,如果每位客户都占用一个连接的话,那可想而知吧。所以并发量大,但每个客户无需频繁操作情况下需用短连好。

推送服务

维基百科:2

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推送技术,又名反向AJAX,指的是一种基于Internet,将由中心或发布者发出消息存储给用户的科技。与之相对的是拉取(参见AJAX),这种状况下请求是由用户或客户端主动发起的。

当我们研发应该和服务器交互的应用程序时,基本上都应该获得服务器端的数据,比如《地震应急通》就应该尽快获得服务器上最新的地震信息。要获取服务器上不定时升级的信息,一般来说有两种方式:第一种是客户端使用Pull(拉)的方法,就是隔一段时间就去服务器上获得一下信息,看能否有升级的信息发生。第二种就是 服务器使用Push(推送)的方法,当服务器端有新信息了,则把最新的信息Push到客户端上。这样,客户端就能自动的接收到消息。

虽然Pull和Push两种方法都能实现获得服务器端更新信息的功能,但是显著来说Push方式比Pull方式更优越。因为Pull方式更费客户端的网络流量,更主要的是费电量,还必须我们的程序不停地去检测服务端的变化。

在开发Android和iPhone应用程序时,我们常常还要从服务器不定的向电脑客户端即时推送各种通告消息。我们只应该在Android或IPhone的通知栏处向下一拉,就展开了Notification Panel,可以集中一览各种各样通知消息。目前iOS平台上早已有了非常简洁的和完美的推送通知极速11选5方案,可是Android平台上实现出来却相对非常麻烦。

3 我们首先知道一下为什么移动端维护长连接必须心跳机制。我们了解,维护任何一个长连接都应该心跳机制,客户端发送一个心跳给服务器,服务器给客户端一个心跳应答,这样就产生客户端服务器的一次完整的握手,这个握手是让两人都明白你们之间的联接是没有断开,客户端是的。如果达到一个时间的阈值,客户端没有收到服务器的应答,或者服务器没有收到客户端的心跳,那么对客户端来说则断开与服务器的联接重新构建一个连接,对服务器来说只要断开这个连接就能。那么在智能电脑上的长连接心跳和在Internet上的长连接心跳有哪些不同的目的呢?原因就在于智能电脑使用的是移动无线网络,那么我们在讲长连接之前我们首先要知道无线移动网络的特点。4

1.无线移动网络的特点:

当一台智能电脑连上移动网络时,其实并没有真正连接上Internet,运营商分配给手机的IP其实是运营商的网关IP,手机终端要联接上Internet还必须通过运营商的鉴权进行IP地址的转化,这个网关简称为NAT(NetWork Address Translation),简单来说就是手机终端连接Internet 其实就是移动网关IP,端口,外网IP之间互相映射。相当于在电脑终端在移动无线网络这堵墙壁打个洞与旁边的Internet相连。

GGSN(GateWay GPRS Support Note 网关GPRS支持节点)模块就推动了NAT功能,由于大部分的联通无线网路运营商为了减少网关NAT映射表的负荷,如果一个链路有一段时间没有通信时还会删除其对应表,造成链路中断,正是这种过于提高空闲连接的传递超时,原本是想花费信道资源的作用,没想到让互联网的应用不得以远高于正常温度发送心跳来维护推送的长连接。这只是为什么会有之前的信令风暴,微信摇收费的谣言,因为这类的应用发送心跳的频度是很短的,既产生了信道资源的耽误,也导致了电脑电量的迅速消耗。

2.Android系统的推送和iOS的推送有哪些区别:

首先我们需要了解,所有的推送功能需要有一个客户端和服务器的长连接bootp 服务,因为推送是由服务器主动向客户端发送消息,如果客户端和服务器之间不存在一个长连接如此服务器是能够来被动连接客户端的。因而推送功能都是基于长连接的基础是上的。

iOS长连接是由平台来维护的,也就是说苹果的iOS系统在平台级别维护了一个客户端和苹果服务器的长链接,iOS上的所有应用上的推送都是先将消息推送到小米的服务器然后将苹果服务器通过这个平台级别的长链接推送到电脑终端上,这样的的几个好处为:

1.在手机终端仍然只要维护一个长连接就能,而且因为这个长链接是平台级别的不会出现被杀死而难以推送的状况。

2.省电,不会出现每个应用都各自维护一个自己的长连接。

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3.安全,只有在苹果注册的开发者才能够进行推送,等等。

Android的长连接是由每位应用各自维护的,但是Google也打造了和苹果技术构架相同的推送框架,C2DM,云端推送功能,但是因为Google的服务器不在中国境内,其他的缘由你懂的。所以造成这个推送无法使用,Android的开发者不得不自己去维护一个长链接,于是每个应用如果都24小时,那么都得各自维护一个长连接,这种电量和流量的耗费是可想而知的。虽然中国也发生了诸多推送系统,但是都能够超过只维护一个长连接这些消耗的级别。

3.推送的常见实现方法:

轮询(Pull)方式:即轮询(polling),客户端不断的查询服务器,检索新内容。

持久连接(Push)方式:即绑定(binding),客户端和服务器之间保持一个TCP/IP长连接bootp 服务,服务器向客户端push。

SMS(Push)方式:服务器又新内容时,发送一条类似邮件的报文给客户端,客户端收到后从服务器中下载新内容,也就是SMS的推送方式。

苹果的推送平台和GoogleC2DM(Cloud to Device Messaging)推送系统虽然都是在平台级别维护一个TCP/IP长连接,都是基于第二种的方法进行推送的。该方案可以缓解由轮询带来的性能难题,但是还是会消耗电脑的电池。iOS平台的推送服务之所以工作的很高,是因为每一台手机只是维持一个与服务器之间的联结,事实上GoogleC2DM也是如此工作的。

目前GoogleC2DM已经被Google云消息传递(英语:Google Cloud Messaging,简称GCM)所替代,但在中国在实际使用中使用GCM的并不太多,以下是备选方案参考:

使用XMPP协议(Openfire + Spark + Smack)

使用MQTT协议

第三种方式因为运营商没有免费开放,这种信令导致了这些推送在成本上是能够接受的,虽然这些推送的方法比较的稳固,高效和迅速。

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“Android实现推送方法极速11选5方案” “”

“互联网推送服务原理:长连接+心跳机制(MQTT协议) ” “”


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