上個月我寫了《.NET gRPC核心功能初體驗》， 里面使用gRPC雙向流做了一個打乒乓球的Demo， [實時][雙向]這兩個標簽是不是很熟悉，對， WebSockets也可以做實時雙向通信。

本文將利用WebSockets(SignalR的一部分)搭建一個可雙向通信的ASP.NETCore5應用。
(???? 預告：下期將著重對比gRPC和WebSockets的差異和使用場景)

我們先深入研究基本概念，以了解WebSockets幕后情況。

WebSockets簡介

為支持在在客戶端/服務端雙向通信，引入了WebSockets.

HTTP 1.0：我們每次向服務器發送請求時都需要重新創建連接(關閉之前的連接)。
HTTP 1.1：新增keep-alive語法引入了持久連接機制, 至此連接可以被重用---這能減小通信延遲(因為服務器能感知客戶端，并且不需要為每個請求重開握手過程)

WebSockets 依附于HTTP1.1協議的持久連接機制，因此如果你是第一次發起WebSockets連接，這實際是一個HTTP1.1請求，協商成功后開始全雙工通信。

下圖描述了初始化(握手),數據傳輸,關閉WebSockets的過程。

協議有兩部分：握手和數據傳輸

握手

WebSocket與HTTP協議有良好兼容性。"握手"階段采用Http協議，默認也是80/443端口，因此握手時不容易屏蔽，能通過各種 HTTP 代理服務器。

協議標識符是ws（如果加密，則為wss），服務器網址就是 URL。

ws://example.com:80/some/path

簡而言之，WebSocket連接基于單個端口上的HTTP（以TCP傳輸）：

1.服務器在指定的端口(如80/443)上監聽傳入的TCP套接字連接2.客戶端使用HTTP GET請求啟動握手? (這就是“WebSockets”中的“Web”由來)。
在請求頭中，客戶端將要求服務器將連接Upgrade到WebSocket。3.服務器發送握手響應，通知客戶端它將把協議從HTTP更改為WebSocket。4.客戶端/服務器協商連接細節。如果條款不匹配，任何一方都可以退出。

GET /ws-endpoint HTTP/1.1 Host: example.com:80 Upgrade: websocket Connection: Upgrade Sec-WebSocket-Key: L4kHN+1Bx7zKbxsDbqgzHw== Sec-WebSocket-Version: 13

請注意：客戶端發送Connection:Upgrade和Upgrade：websocket請求頭 服務端握手響應：

HTTP/1.1 101 Switching Protocols Upgrade: websocket Connection: Upgrade Sec-WebSocket-Accept: CTPN8jCb3BUjBjBtdjwSQCytuBo=

注意：服務端返回HTTP/1.1 101 Switching Protocols狀態碼，其他非101的狀態碼都指示握手失敗。

數據傳輸

任意一方可以在任意時間發送消息，因為這是全雙工通信協議。??

消息由一個或多個幀組成，一個幀可以是二進制、文本、控制幀(0x8 Close,0x9 Ping,0xA Pong)

.NETCore Server listening WebSockets

dotnet new webapi -n WebSocketsTutorial dotnet add WebSocketsTutorial/ package Microsoft.AspNet.SignalR

為簡化本次內容，我不會談論SignalR（集線器和其他東西）。

本次將完全基于WebSocket通信。

app.UseWebSockets();

新增WebSocketsController.cs，添加如下代碼：

using System; using System.Net.WebSockets; using System.Text; using System.Threading; using System.Threading.Tasks; using Microsoft.AspNetCore.Mvc; using Microsoft.Extensions.Logging; namespace WebSocketsTutorial.Controllers {[ApiController][Route("[controller]")]public class WebSocketsController : ControllerBase{private readonly ILogger<WebSocketsController> _logger;public WebSocketsController(ILogger<WebSocketsController> logger){_logger = logger;}[HttpGet("/ws")]public async Task Get(){if (HttpContext.WebSockets.IsWebSocketRequest){using var webSocket = await HttpContext.WebSockets.AcceptWebSocketAsync();_logger.Log(LogLevel.Information, "WebSocket connection established");await Echo(webSocket);}else{HttpContext.Response.StatusCode = 400;}}private async Task Echo(WebSocket webSocket){var buffer = new byte[1024 * 4];var result = await webSocket.ReceiveAsync(new ArraySegment<byte>(buffer), CancellationToken.None);_logger.Log(LogLevel.Information, "Message received from Client");while (!result.CloseStatus.HasValue){var serverMsg = Encoding.UTF8.GetBytes($"Server: Hello. You said: {Encoding.UTF8.GetString(buffer)}");await webSocket.SendAsync(new ArraySegment<byte>(serverMsg, 0, serverMsg.Length), result.MessageType, result.EndOfMessage, CancellationToken.None);_logger.Log(LogLevel.Information, "Message sent to Client");result = await webSocket.ReceiveAsync(new ArraySegment<byte>(buffer), CancellationToken.None);_logger.Log(LogLevel.Information, "Message received from Client");}await webSocket.CloseAsync(result.CloseStatus.Value, result.CloseStatusDescription, CancellationToken.None);_logger.Log(LogLevel.Information, "WebSocket connection closed");}} }

在握手之后，服務端不需要等待客戶端發起消息，就可以推送消息到客戶端。

啟動ASP.NET Core 服務端，程序在/ws路由地址監聽WebSockets連接， 回發客戶端發送過來的消息。

Browser client using WebSockets api

在瀏覽器Console編寫js代碼發起客戶端websockets請求：

let webSocket = new WebSocket('wss://localhost:5001/ws');

在該請求的network- Messages tab頁面可觀察雙向通信：

除此之外，服務器/客戶端維護了pingpong機制，以確認客戶端是否還存活。
如果您真的想看看這些數據包，使用WireShark之類的工具了解一下。

整個過程在Chrome-Network上只會有一個記錄，所以你如果要看"握手過程", 也請在剛在的tab頁面查看????。

最后

如果您有興趣了解WebSocket的協議規范，請轉至RFC 6455閱讀。
這篇文章只是WebSockets的小試牛刀，還有許多我們可以討論的其他事情，例如安全性，負載平衡，代理等??。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的.NET WebSocket 核心原理初体验的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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