打造高效稳定的C语言WebSocket服务器端 (c websocket服务器端)

随着Web应用程序的发展，WebSocket技术逐渐成为了一种基于网络的实时通信方案。它可以在浏览器和服务器之间建立持久性的连接，使得双方之间可以实时的传输数据，从而实现实时通讯、视频会议等各种场景需求。为此，Web开发人员需要构建高效、稳定的WebSocket服务器端，以实现完美的实时通讯。

本文将从以下几个方面进行介绍：

1. 了解WebSocket技术

WebSocket是HTML5中新加入的一项协议，直接基于TCP协议进行数据传输。WebSocket协议标准定义了一个WS协议，同时支持WSS协议（基于TLS的安全WebSocket），这两种协议的端口号分别为80和443。与HTTP协议不同的是，WebSocket协议建立一次连接后，能够实现服务器向客户端推送数据的功能，是一种双向通信协议，而且对于浏览器同源策略并不做限制。WebSocket协议比普通HTTP协议更加高效，具备实时性和可靠性，可以使用在长连接、多人游戏、聊天室、实时监控以及其他互动和实时性很高的Web应用中。

2. 选择适合WebSocket服务器端的框架

选择合适的框架可以使搭建WebSocket服务器变得简单而且高效。C语言有一些优秀的框架，如libwebsockets、uWebSockets、Socket.io等。libwebsockets是一款高度优化、可扩展的C语言库，支持WebSocket和HTTP/1.1协议，可以轻松地完成C语言WebSocket服务器端的开发。uWebSockets是WebSockets轻量级库，提供类似于Express.js的开发风格，仅仅只有一个.h文件，适合做轻量级服务端。Socket.io是JavaScript版本的库，允许浏览器与服务器之间建立实时通信，并自动生成兼容性代码，适用于快速开发的高度适用性应用。

3. 提高WebSocket服务器端的性能

WebSocket服务器端的负载通常比HTTP服务器端的负载更大，因此需要采取一些机制来提高WebSockets服务器端的性能。需要避免同步I/O操作，即多线程和异步I/O成为之一选择。更好使用libevent、libuv、Boost.ASIO等成熟的异步I/O库，避免使用阻塞型I/O，因为阻塞型I/O会产生性能瓶颈，阻碍服务器程序的整体速度。采用内存池来优化内存分配，避免频繁的内存分配与释放过多的内存碎片。此外，可以采用将动态分配的内存池化技术，提高性能和可维护性。可以通过开启Nginx的反向代理服务器，将WebSocket协议与HTTP协议混合使用，避免WebSocket协议单一负载过大，减轻服务器的压力。

4. WebSocket服务器端的安全性

安全性是每个Web应用程序的重要问题。WebSocket服务器端的安全出现风险时，可以导致不可知的安全问题，甚至泄露数据。C语言的WebSocket服务器端需要采取一些机制来保护系统的安全，例如：

4.1 HTTPS协议

使用HTTPS协议来保护数据的传输安全，使用SSL/TLS协议以及自签名证书来建立安全的连接。SSL/TLS可以使WebSocket数据进行加密，并且检查数据完整性，从而达到保密和保障数据安全的目的。

4.2 利用防火墙

利用防火墙来防止未授权用户访问WebSocket服务器端，限制IP地址范围、过滤HTTP头信息和用户信息，使用防火墙设计将为您的WebSocket服务器端提供额外的保护，避免对服务器造成损失。

4.3 XSS攻击

XSS攻击可以滥用用户数据或输入信息或注入恶意代码来攻击服务器。WebSocket服务器端的应用程序应该使用适当的输入验证和输出编码，例如映射输入字符，并且明确定义可以看到WebSocket服务器端内部结构的操作（例如，在浏览器窗口上打开调试工具），从而防止XSS攻击。

WebSocket技术是一种高性能实时通讯技术，能够满足许多互动需求。通过选择合适的框架以及提高WebSocket服务器端的性能，保障WebSocket服务器端的安全。最终，构建一个高效、稳定的C语言WebSocket服务器端是非常关键，可以为Web应用程序的开发提供很好的保障和支持。

相关问题拓展阅读：

• 如何使用WebSocket

如何使用WebSocket

这里之一个参数是指要连接的URL，第二个参数是可选的，如果需要的话，则是指定一个的服务器支持的协议。

WEB Socket属性：

属性说明Socket.readyStatereadyState的代表的拦罩ReadOnly属性的连接状态。它可以有以下值：

一个0值表示该连接尚未建立。

值为1表示连接建立和沟通是可能的。

值为2表示连接是圆斗通过将结束握手。

值为3表示连接已关闭或无法打开。

Socket.bufferedAmount读属性的bufferedAmount代表文本的字节数,utf – 8的排队使用send()方法。

WEB Socket事件：

事件处理程序说明openSocket.onopen此事件发橘衡磨生在套接字建立连接。messageSocket.onmessage此事件发生时，客户端收到来自服务器的数据。errorSocket.onerror此事件发生时有任何通信错误。closeSocket.onclose此事件发生在连接关闭。

WEB Socket方法：

方法说明Socket.send()send（data）方法用来连接传输数据。Socket.close()close（）方法将被用于终止任何现有的连接。

　　引擎支持最新的WebSocket Version 13。

　　在C++中使用

　　详细代码可参考引擎目录下的/samples/Cpp/TestCpp/Classes/ExtensionsTest/NetworkTest/WebSocketTest.cpp文件。

　　头文件中的准备工作

　　首先需要include WebSocket的头文件。

　　#include “network/WebSocket.h”

　　cocos2d::network::WebSocket::Delegate定义了使用WebScocket需要监听的回调通知接口。使用WebSocket的类，需要public继承这个Delegate。

　　class WebSocketTestLayer : public cocos2d::Layer, public cocos2d::network::WebSocket::Delegate

　　并Override下面的4个接口：

　　virtual void onOpen(cocos2d::network::WebSocket* ws);

　　virtual void onMessage(cocos2d::network::WebSocket* ws, const cocos2d::network::WebSocket::Data& data);

　　virtual void onClose(cocos2d::network::WebSocket* ws);

　　virtual void onError(cocos2d::network::WebSocket* ws, const cocos2d::network::WebSocket::ErrorCode& error);

　　后面我们再详细介绍每个回调接口的含义。

　　新建WebSocket并初始化

　　WebSocket.org 提供了一个专门用来测试WebSocket的服务器”ws:/凳锋/echo.websocket.org”。 测试代码以链接这个服务器为例，展示如何在Cocos2d-x中使用WebSocket。

　　新建一个WebSocket：

　　cocos2d::network::WebSocket* _wsiSendText = new network::WebSocket();

　　init之一个参数是delegate，设置为this，第二个参数是服务器地址。 URL中的”

　　_wsiSendText->init(*this, “

　　WebSocket消息监听

　　在调用send发送消息之前，先来看下4个消息回调。

　　onOpen

　　init会触发WebSocket链接服务器，如果成功，WebSocket就会调用onOpen，告历粗旅诉调用者，客户端到服务肢凳器的通讯链路已经成功建立，可以收发消息了。

　　void WebSocketTestLayer::onOpen(network::WebSocket* ws)

　　{

　　if (ws == _wsiSendText)

　　{

　　_sendTextStatus->setString(“Send Text WS was opened.”);

　　}

　　}

　　onMessage

　　network::WebSocket::Data对象存储客户端接收到的数据， isBinary属性用来判断数据是二进制还是文本，len说明数据长度，bytes指向数据。

　　void WebSocketTestLayer::onMessage(network::WebSocket* ws, const network::WebSocket::Data& data)

　　{

　　if (!data.isBinary)

　　{

　　_sendTextTimes++;

　　char times = {0};

　　sprintf(times, “%d”, _sendTextTimes);

　　std::string textStr = std::string(“response text msg: “)+data.bytes+”, “+times;

　　log(“%s”, textStr.c_str());

　　_sendTextStatus->setString(textStr.c_str());

　　}

　　}

　　onClose

　　不管是服务器主动还是被动关闭了WebSocket，客户端将收到这个请求后，需要释放WebSocket内存，并养成良好的习惯：置空指针。

　　void WebSocketTestLayer::onClose(network::WebSocket* ws)

　　{

　　if (ws == _wsiSendText)

　　{

　　_wsiSendText = NULL;

　　}

　　CC_SAFE_DELETE(ws);

　　}

　　onError

　　客户端发送的请求，如果发生错误，就会收到onError消息，游戏针对不同的错误码，做出相应的处理。

　　void WebSocketTestLayer::onError(network::WebSocket* ws, const network::WebSocket::ErrorCode& error)

　　{

　　log(“Error was fired, error code: %d”, error);

　　if (ws == _wsiSendText)

　　{

　　char buf = {0};

　　sprintf(buf, “an error was fired, code: %d”, error);

　　_sendTextStatus->setString(buf);

　　}

　　}

　　send消息到服务器

　　在init之后，我们就可以调用send接口，往服务器发送数据请求。send有文本和二进制两中模式。

　　发送文本

　　_wsiSendText->send(“Hello WebSocket, I’m a text message.”);

　　发送二进制数据(多了一个len参数)

　　_wsiSendBinary->send((unsigned char*)buf, sizeof(buf));

　　主动关闭WebSocket

　　这是让整个流程变得完整的关键步骤, 当某个WebSocket的通讯不再使用的时候，我们必须手动关闭这个WebSocket与服务器的连接。close会触发onClose消息，而后onClose里面，我们释放内存。

　　_wsiSendText->close();

　　在Lua中使用

　　详细代码可参考引擎目录下的/samples/Lua/TestLua/Resources/luaScript/ExtensionTest/WebProxyTest.lua文件。

　　创建WebSocket对象

　　脚本接口相对C++要简单很多，没有头文件，创建WebSocket对象使用下面的一行代码搞定。 参数是服务器地址。

　　wsSendText = WebSocket:create(“

　　定义并注册消息回调函数

　　回调函数是普通的Lua function，4个消息回调和c++的用途一致，参考上面的说明。

　　local function wsSendTextOpen(strData)

　　sendTextStatus:setString(“Send Text WS was opened.”)

　　end

　　local function wsSendTextMessage(strData)

　　receiveTextTimes= receiveTextTimes + 1

　　local strInfo= “response text msg: “..strData..”, “..receiveTextTimes

　　sendTextStatus:setString(strInfo)

　　end

　　local function wsSendTextClose(strData)

　　print(“_wsiSendText websocket instance closed.”)

　　sendTextStatus = nil

　　wsSendText = nil

　　end

　　local function wsSendTextError(strData)

　　print(“sendText Error was fired”)

　　end

　　Lua的消息注册不同于C++的继承 & Override，有单独的接口registerScriptHandler。 registerScriptHandler之一个参数是回调函数名，第二个参数是回调类型。 每一个WebSocket实例都需要绑定一次。

　　if nil ~= wsSendText then

　　wsSendText:registerScriptHandler(wsSendTextOpen,cc.WEBSOCKET_OPEN)

　　wsSendText:registerScriptHandler(wsSendTextMessage,cc.WEBSOCKET_MESSAGE)

　　wsSendText:registerScriptHandler(wsSendTextClose,cc.WEBSOCKET_CLOSE)

　　wsSendText:registerScriptHandler(wsSendTextError,cc.WEBSOCKET_ERROR)

　　end

　　send消息

　　Lua中发送不区分文本或二进制模式，均使用下面的接口。

　　wsSendText:sendString(“Hello WebSocket中文, I’m a text message.”)

　　主动关闭WebSocket

　　当某个WebSocket的通讯不再使用的时候，我们必须手动关闭这个WebSocket与服务器的连接，以释放服务器和客户端的资源。close会触发cc.WEBSOCKET_CLOSE消息。

　　wsSendText:close()

　　在B中使用

　　详细代码可参考引擎目录下的/samples/Javascript/Shared/tests/ExtensionsTest/NetworkTest/WebSocketTest.js文件。

　　创建WebSocket对象

　　脚本接口相对C++要简单很多，没有头文件，创建WebSocket对象使用下面的一行代码搞定。 参数是服务器地址。

　　this._wsiSendText = new WebSocket(“

　　设置消息回调函数

　　B中的回调函数是WebSocket实例的属性，使用匿名函数直接赋值给对应属性。可以看出语言的特性，让绑定回调函数更加优美。四个回调的含义，参考上面c++的描述。

　　this._wsiSendText.onopen = function(evt) {

　　self._sendTextStatus.setString(“Send Text WS was opened.”);

　　};

　　this._wsiSendText.onmessage = function(evt) {

　　self._sendTextTimes++;

　　var textStr = “response text msg: “+evt.data+”, “+self._sendTextTimes;

　　cc.log(textStr);

　　self._sendTextStatus.setString(textStr);

　　};

　　this._wsiSendText.onerror = function(evt) {

　　cc.log(“sendText Error was fired”);

　　};

　　this._wsiSendText.onclose = function(evt) {

　　cc.log(“_wsiSendText websocket instance closed.”);

　　self._wsiSendText = null;

　　};

　　send消息

　　发送文本，无需转换，代码如下：

　　this._wsiSendText.send(“Hello WebSocket中文, I’m a text message.”);

　　发送二进制，测试代码中，使用_stringConvertToArray函数来转换string为二进制数据，模拟二进制的发送。 new Uint16Array创建一个16位无符号整数值的类型化数组，内容将初始化为0。然后，循环读取字符串的每一个字符的Unicode编码，并存入Uint16Array，最终得到一个二进制对象。

　　_stringConvertToArray:function (strData) {

　　if (!strData)

　　returnnull;

　　var arrData = new Uint16Array(strData.length);

　　for (var i = 0; i

　　arrData = strData.charCodeAt(i);