1. 概述

WebSocket 是為了滿(mǎn)足基于 Web 的日益增長(cháng)的實(shí)時(shí)通信需求而產(chǎn)生的。在傳統的 Web 中，要實(shí)現實(shí)時(shí)通信，通用的方式是采用 HTTP 協(xié)議不斷發(fā)送請求。但這種方式即浪費帶寬(HTTP HEAD 是比較大的)，又消耗服務(wù)器 CPU 占用(沒(méi)有信息也要接受請求)。

而是用 WebSocket 技術(shù)，則會(huì )大幅降低上面提到的消耗：

關(guān)于更詳細的描述，尹立的這篇文章講得非常好：WebSocket(2)–為什么引入WebSocket協(xié)議。

那么，WebSocket 到底與 HTTP 協(xié)議到底是一個(gè)什么樣的關(guān)系呢?它和 Socket 又有什么聯(lián)系?這就要講到 OSI 模型和 TCP/IP 協(xié)議族。

2. OSI 模型與 TCP/IP

以下是維基百科中關(guān)于OSI 模型的說(shuō)明：

開(kāi)放式系統互聯(lián)通信參考模型(英語(yǔ)：Open System Interconnection Reference Model，ISO/IEC 7498-1)，簡(jiǎn)稱(chēng)為OSI模型(OSI model)，一種概念模型，由國際標準化組織(ISO)提出，一個(gè)試圖使各種計算機在世界范圍內互連為網(wǎng)絡(luò )的標準框架。

而 TCP/IP 協(xié)議可以看做是對 OSI 模型的一種簡(jiǎn)化(以下內容來(lái)自維基百科)：

它將軟件通信過(guò)程抽象化為四個(gè)抽象層，采取協(xié)議堆疊的方式，分別實(shí)作出不同通信協(xié)議。協(xié)議套組下的各種協(xié)議，依其功能不同，被分別歸屬到這四個(gè)階層之中7，常被視為是簡(jiǎn)化的七層OSI模型。

這里有一張圖詳細介紹了 TCP/IP 協(xié)議族中的各個(gè)協(xié)議在 OSI模型 中的分布，一圖勝千言(下圖來(lái)自科來(lái))：

在這里，我們只需要知道，HTTP、WebSocket 等協(xié)議都是處于 OSI 模型的最高層：應用層。而 IP 協(xié)議工作在網(wǎng)絡(luò )層(第3層)，TCP 協(xié)議工作在傳輸層(第4層)。

至于 OSI 模型的各個(gè)層次都有什么系統和它們對應，這里有篇很好的文章可以滿(mǎn)足大家的求知欲：OSI七層模型詳解。

3. WebSocket、HTTP 與 TCP

從上面的圖中可以看出，HTTP、WebSocket 等應用層協(xié)議，都是基于 TCP 協(xié)議來(lái)傳輸數據的。我們可以把這些高級協(xié)議理解成對 TCP 的封裝。

既然大家都使用 TCP 協(xié)議，那么大家的連接和斷開(kāi)，都要遵循TCP 協(xié)議中的三次握手和四次握手，只是在連接之后發(fā)送的內容不同，或者是斷開(kāi)的時(shí)間不同。

更詳細內容可閱讀：wireshark抓包圖解 TCP三次握手/四次揮手詳解

對于 WebSocket 來(lái)說(shuō)，它必須依賴(lài)HTTP 協(xié)議進(jìn)行一次握手，握手成功后，數據就直接從 TCP 通道傳輸，與 HTTP 無(wú)關(guān)了。

4. Socket 與 WebScoket

Socket其實(shí)并不是一個(gè)協(xié)議。它工作在 OSI 模型會(huì )話(huà)層(第5層)，是為了方便大家直接使用更底層協(xié)議(一般是TCP或UDP)而存在的一個(gè)抽象層。

最早的一套 Socket API 是Berkeley sockets，采用 C 語(yǔ)言實(shí)現。它是 Socket 的事實(shí)標準，POSIX sockets 是基于它構建的，多種編程語(yǔ)言都遵循這套 API，在 JAVA、Python 中都能看到這套 API 的影子。

下面摘錄一段更容易理解的文字(來(lái)自http和socket之長(cháng)連接和短連接區別)：

Socket是應用層與TCP/IP協(xié)議族通信的中間軟件抽象層，它是一組接口。在設計模式中，Socket其實(shí)就是一個(gè)門(mén)面模式，它把復雜的TCP/IP協(xié)議族隱藏在Socket接口后面，對用戶(hù)來(lái)說(shuō)，一組簡(jiǎn)單的接口就是全部，讓Socket去組織數據，以符合指定的協(xié)議。

主機 A 的應用程序要能和主機 B 的應用程序通信，必須通過(guò) Socket 建立連接，而建立 Socket 連接必須需要底層 TCP/IP 協(xié)議來(lái)建立 TCP 連接。建立 TCP 連接需要底層 IP 協(xié)議來(lái)尋址網(wǎng)絡(luò )中的主機。我們知道網(wǎng)絡(luò )層使用的 IP 協(xié)議可以幫助我們根據 IP 地址來(lái)找到目標主機，但是一臺主機上可能運行著(zhù)多個(gè)應用程序，如何才能與指定的應用程序通信就要通過(guò) TCP 或 UPD 的地址也就是端口號來(lái)指定。這樣就可以通過(guò)一個(gè) Socket 實(shí)例唯一代表一個(gè)主機上的一個(gè)應用程序的通信鏈路了。

而WebSocket則不同，它是一個(gè)完整的應用層協(xié)議，包含一套標準的API。

所以，從使用上來(lái)說(shuō)，WebSocket 更易用，而 Socket 更靈活。

5. HTML5 與 WebSocket

WebSocket API是HTML5標準的一部分， 但這并不代表 WebSocket 一定要用在 HTML 中，或者只能在基于瀏覽器的應用程序中使用。

實(shí)際上，許多語(yǔ)言、框架和服務(wù)器都提供了 WebSocket 支持，例如：

基于 C 的libwebsocket.org

基于 Node.js 的Socket.io

基于 Python 的ws4py

基于 C++ 的WebSocket++

Apache 對 WebSocket 的支持：Apache Module mod_proxy_wstunnel

Nginx 對 WebSockets 的支持：NGINX as a WebSockets Proxy、NGINX Announces Support for WebSocket Protocol、WebSocket proxying

lighttpd 對 WebSocket 的支持：mod_websocket