Go 实现 Websocket 服务以及代理-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了Go 实现 Websocket 服务以及代理。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

Go 实现 Websocket服务以及代理

1. 协议说明

WebSocket 是一种在单个 TCP 连接上进行全双工通信的协议。WebSocket 使得客户端和服务器之间的数据交换变得更加简单，允许服务端主动向客户端推送数据。Websocket 主要用在B/S架构的应用程序中，在 WebSocket API 中，浏览器和服务器只需要完成一次握手，两者之间就直接可以创建持久性的连接，并进行双向数据传输。它的最大特点就是，服务器可以主动向客户端推送信息，客户端也可以主动向服务器发送信息，是真正的双向平等对话，属于服务器推送技术的一种。

WebSocket 协议在2008年诞生，2011 年成为国际标准。现在最新版本浏览器都已经支持了。

WebSocket 是一种应用层协议

WebSocket 的典型特点：

基于 TCP 协议的应用层协议，实现相对简单
单个 TCP 连接上进行全双工通信
兼容 HTTP 协议，默认端口也是 80 和 443

ws://host:port/path/query
wss://host:port/path/query

握手阶段采用 HTTP 协议，能通过各种 HTTP 代理服务器
数据格式比较轻量，性能开销小，通信高效
可以发送文本和二进制数据
没有浏览器的同源限制

websocket 的典型场景：

即时通信
协同编辑/编辑
实时数据流的拉取与推送

2. WebSocket 推送和浏览器轮询

在 B/S 开发领域，若需要浏览器 B 即时得到服务器的状态更新，常使用两个方案：

浏览器端轮询
服务器端推送

浏览器轮询：浏览器端，当需要获取最新数据状态时，利用脚本程序循环向服务端发送请求。

服务器推送，服务器端，当状态改变时，将数据发送到浏览器端。
go websocket,Golang 网络编程,golang,websocket,开发语言,网络协议

HTTP/2 版本也支持服务器端推送，但实现上以推送静态资源为主，不能基于业务逻辑推送特定的消息，因此当前的普及使用率 websocket 还是主流。

3. WebSocket 和 http

相同点

应用层协议
B/S 架构中使用
基于 TCP 协议
端口默认都是：80 和 443

不同点

go websocket,Golang 网络编程,golang,websocket,开发语言,网络协议

4. WebSocket 握手过程

通过 HTTP 请求响应，中的头信息，完成 websocket 握手，如图：

在请求头中添加如下信息

# 升级为 websocket
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
# 一个 Base64 encode 的值，有于验证服务器端是否支持websocket
Sec-WebSocket-Key: x4JJHMbDL22zLk1GBhXDw==
# 用户协议，可以视为不同业务逻辑的频道
Sec-WebSocket-Protocol: chat
# 协议版本，13是当前通用版本，几乎不需要更改
Sec-WebSocket-Version: 13

基于以上请求头，服务器端，就知道需要将协议升级为 websocket 协议，并提供一些验证信息。

服务端的响应头

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
# 协议升级
Upgrade: websocket
# 连接状态
Connection: Upgrade
# WebSocket服务端根据Sec-WebSocket-Key生成
Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=
# WebSocket协议用户协议
Sec-WebSocket-Protocol: chat

基于以上响应头，浏览器端就知道服务器端升级成功，并通过了验证。
至此，B/S 端可以基于该连接，完成 websocket 双向通信了。

websocket 只能发送 GET 请求

5. WebSocket 状态码和消息类型

5.1 状态码

WebSocket协议状态码解析_websocket状态码-CSDN博客

5.2 消息类型

TextMessage 和 BinaryMessage 分别表示发送文本消息和二级制消息
CloseMessage 关闭帧，接收方收到这个消息就关闭连接
PingMessage 和 PongMessage : 是保持心跳的帧
- 发送方 -> 接收方是 PingMessage
- 接收方 -> 发送方是 PongMessage

由服务器发 ping 给浏览器，浏览器返回 pong 消息

6. WebSocket 服务器实现

使用 github.com/gorilla/websocket 这个库函数

func WebSocketServer() {
	addr := "localhost:8002"
	http.HandleFunc("/wshandler", WebSocketUpgrade)
	log.Println("Starting websocket server at " + addr)

	go func() {
		err := http.ListenAndServe(addr, nil)
		if err != nil {
			log.Fatal(err)
		}
	}()

	log.Println("WebSocket 服务器正在运行。按Ctrl+C退出")
	select {}
}

func WebSocketUpgrade(resp http.ResponseWriter, req *http.Request) {
	// 初始化 Upgrader
	upgrader := websocket.Upgrader{} // 使用默认的选项
	// 第三个参数是响应头,默认会初始化
	conn, err := upgrader.Upgrade(resp, req, nil)
	if err != nil {
		log.Println(err)
		return
	}
	defer conn.Close()

	// 读取客户端的发送额消息,并返回
	go ReadMessage(conn)
	select {}
}

// 读取客户端发送的消息,并返回
func ReadMessage(conn *websocket.Conn) {
	for {
		// 消息类型:文本消息和二进制消息
		messageType, msg, err := conn.ReadMessage()
		if err != nil {
			log.Println(err)
			return
		}
		fmt.Println("receive msg:", string(msg))

		err = conn.WriteMessage(messageType, msg)
		if err != nil {
			log.Println("write error:", err)
			return
		}
	}
}

使用 Apifox 测试 websocket 是否能连接并且发送消息

消息发送成功，同时也接收到来服务端的消息
消息接收成功

7. WebSocket 代理实现

package websocket

import (
	"log"
	"net/http"
	"net/http/httputil"
	"net/url"
)

var (
	// 代理服务器地址
	proxyServer     = "127.0.0.1:8082"
	// 真实websocket服务器地址
	websocketServer = "http://127.0.0.1:8002"
)

func WebSocketProxy() {
	url, err := url.Parse(websocketServer)
	if err != nil {
		log.Println(err)
	}
	proxy := httputil.NewSingleHostReverseProxy(url)
	log.Println("WebSocket 代理启动, 按CTRL+C退出")
	http.ListenAndServe(proxyServer, proxy)
}

go websocket,Golang 网络编程,golang,websocket,开发语言,网络协议

8. WebSocket 服务端主动推送功能的实现

websocket 服务器每隔 3 秒会主动向服务器推送消息"Heart Beat"

func WebSocketServer() {
	addr := "localhost:8002"
	http.HandleFunc("/wshandler", WebSocketUpgrade)
	log.Println("Starting websocket server at " + addr)

	go func() {
		err := http.ListenAndServe(addr, nil)
		if err != nil {
			log.Fatal(err)
		}
	}()

	log.Println("WebSocket 服务器正在运行。按Ctrl+C退出")
	select {}
}

func WebSocketUpgrade(resp http.ResponseWriter, req *http.Request) {
	// 初始化 Upgrader
	upgrader := websocket.Upgrader{} // 使用默认的选项
	// 第三个参数是响应头,默认会初始化
	conn, err := upgrader.Upgrade(resp, req, nil)
	if err != nil {
		log.Println(err)
		return
	}
	defer conn.Close()

	// 主动向服务端推送消息
	go PushMessage(conn)

	// 读取客户端的发送额消息,并返回
	go ReadMessage(conn)
	select {}
}

// websocket 服务器主动服务器推送消息
func PushMessage(conn *websocket.Conn) {
	for {
		err := conn.WriteMessage(websocket.TextMessage, []byte("heart beat"))
		if err != nil {
			log.Println(err)
			return
		}
		time.Sleep(time.Second * 3)
	}
}

// 读取客户端发送的消息,并返回
func ReadMessage(conn *websocket.Conn) {
	for {
		// 消息类型:文本消息和二进制消息
		messageType, msg, err := conn.ReadMessage()
		if err != nil {
			log.Println(err)
			return
		}
		fmt.Println("receive msg:", string(msg))

		err = conn.WriteMessage(messageType, msg)
		if err != nil {
			log.Println("write error:", err)
			return
		}
	}
}