基于WebSocket的服务器推送技术的研究与实现

摘要

随着信息时代的大步迈进，互联网应用趋向多样化。实时通信是当前技术领域的热点之一。传统Web应用采用只能由客户端主动发起请求服务器被动响应的HTTP协议，如果要在客户端和服务端之间创建双向实时通信的Web应用，通常要采用浪费网络带宽和服务器资源的HTTP轮询机制准实时地获取服务端的最新数据。而WebSocket是W3C提出的一个在单个TCP连接上提供全双工通信信道的计算机通信协议，具备双向通信、开销少、可扩展的特性，运用WebSocket协议的通信方案可提高服务器的推送能力，真正实现实时数据通信，并有效避免传统实时通信方案的资源浪费。 为追求更加便利高效的实时Web应用实现，在深入研究WebSocket的基础上，本文设计并实现了一个基于WebSocket的实时校园信息推送系统。主要工作包括： （1）系统架构设计和技术选型。结合实时校园信息推送的功能需求分析和对当前十多种Web应用开发框架和语言的学习与调研，最终确定系统采用客户、Web服务器和数据层三层架构。其中，服务器基于使用事件驱动、非阻塞模型的Node.js创建，使用Node.js的标准服务器框架Express进行Web应用开发；前端开发使用Bootstrap框架、Pug模板引擎和jQuery库；数据层采用MySQL数据库。此外，为提高开发效率，引入当前最先进的分布式版本控制系统Git用于解决系统开发过程中的版本回退和分支管理问题。 （2）支持WebSocket的Web服务器开发。使用Node.js Express框架和提供WebSocket API的WS模块开发了一个支持HTTP和WebSocket双协议的Web服务器。 （3）系统的功能实现和测试。本文设计与实现的实时校园信息推送系统包括五大功能模块：WebSocket通信模块、消息推送模块、消息展示模块、文件模块、智能搜索模块。其中，WebSocket通信模块除正常通信以外，还具备心跳重连和防跨站点劫持攻击的功能；智能搜索模块允许搜索任何词组，并根据输入显示建议，如同百度、谷歌的高级搜索框。论文对系统进行了完备的功能性测试，验证了基于WebSocket服务器推送技术的可行性。

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