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PHP实现WebSocket实例详解

IT博客 后端开发 php 363

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详细介绍

WebSocket 是什么？

摘抄网上的一些解释：

WebSocket 协议是基于 TCP 的一种新的网络协议。它实现了浏览器与服务器全双工（full-duplex）通信——允许服务器主动发送信息给客户端。

WebSocket 通信协议于2011年被 IETF 定为标准 RFC 6455，并被 RFC7936 所补充规范。

—— 百度百科

WebSocket 是一个持久化的协议，这是相对于 http 非持久化来说的。

举个简单的例子，http1.0 的生命周期是以 request 作为界定的，也就是一个 request，一个 response，对于 http 来说，本次 client 与 server 的会话到此结束；而在 http1.1 中，稍微有所改进，即添加了 keep-alive，也就是在一个 http 连接中可以进行多个 request 请求和多个 response 接受操作。然而在实时通信中，并没有多大的作用，http 只能由 client 发起请求，server 才能返回信息，即 server 不能主动向 client 推送信息，无法满足实时通信的要求。而 WebSocket 可以进行持久化连接，即 client 只需进行一次握手，成功后即可持续进行数据通信，值得关注的是 WebSocket 实现 client 与 server 之间全双工通信，即 server 端有数据更新时可以主动推送给 client 端。

上图是一个演示client和server之间建立WebSocket连接时握手部分

client 建立 WebSocket 时向服务器端请求的信息

GET /chat HTTP/1.1 
　　Host: server.example.com 
　　Upgrade: websocket //告诉服务器现在发送的是WebSocket协议
　　Connection: Upgrade 
　　Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw== //是一个Base64 encode的值，这个是浏览器随机生成的，用于验证服务器端返回数据是否是WebSocket助理
　　Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat 
　　Sec-WebSocket-Version: 13 
　　Origin: http://example.com

服务器获取到 client 请求的信息后，根据 WebSocket 协议对数据进行处理并返回，其中要对 Sec-WebSocket-Key 进行加密等操作

HTTP/1.1 101 Switching Protocols 
　 Upgrade: websocket //依然是固定的，告诉客户端即将升级的是Websocket协议，而不是mozillasocket，lurnarsocket或者shitsocket
　 Connection: Upgrade 
　 Sec-WebSocket-Accept: HSmrc0sMlYUkAGmm5OPpG2HaGWk= //这个则是经过服务器确认，并且加密过后的 Sec-WebSocket-Key,也就是client要求建立WebSocket验证的凭证
　 Sec-WebSocket-Protocol: chat

PHP 服务端

<?php

if(($socket = socket_create(AF_INET,SOCK_STREAM,SOL_TCP)) < 0) {
    echo "socket_create() 失败的原因是:".socket_strerror($sock)."n";
}
if(($ret = socket_bind($socket,"127.0.0.1","9090")) < 0) {
    echo "socket_bind() 失败的原因是:".socket_strerror($ret)."n";
}
if(($ret = socket_listen($socket,3)) < 0) {
    echo "socket_listen() 失败的原因是:".socket_strerror($ret)."n";
}

$all_sockets = [$socket];    // socket 集合

do {
    $copy_sockets = $all_sockets;   // 单独拷贝一份

    // 因为客户端是长连接，如果客户端非正常断开，服务端会在 socket_accept 阻塞，现在使用 select 非阻塞模式 socket
    if(socket_select($copy_sockets, $write, $except, 0) === false)
        exit("sosket_select error!");

    // 接收第一次 socket 连入，连入后移除服务端 socket
    if(in_array($socket, $copy_sockets)) {
        $client = socket_accept($socket);
        if($client) {
            $buf = socket_read($client, 1024);
            echo $buf;

            // 匹配 Sec-Websocket-Key 标识
            if (preg_match("/Sec-WebSocket-Key: (.*)rn/i",$buf,$match)) {
                // 需要将 Sec-WebSocket-Key 值累加字符串，并依次进行 SHA-1 加密和 base64 加密
                $key = base64_encode(sha1($match[1] . "258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11",true));
                // 拼凑响应内容
                $res= "HTTP/1.1 101 Switching Protocol".PHP_EOL
                    ."Upgrade: WebSocket".PHP_EOL
                    ."Connection: Upgrade".PHP_EOL
                    ."WebSocket-Location: ws://127.0.0.1:9090".PHP_EOL
                    ."Sec-WebSocket-Accept: " . $key .PHP_EOL.PHP_EOL;  // 注意这里，需要两个换行
                // 向客户端应答 Sec-WebSocket-Accept
                socket_write($client, $res, strlen($res));
                // 向客户端发送消息
                socket_write($client, buildMsg("socket ok"), 1024);

                // 加入客户端 socket
                $all_sockets[] = $client;
            }
            // 移除服务端 socket
            $key = array_search($socket, $copy_sockets);
            unset($copy_sockets[$key]);

            // socket_close($client);
        }
    }

    // 循环所有客户端 sockets
    foreach ($copy_sockets as $s) {
        // 获取客户端发给服务端的内容
        $buf = socket_read($s, 8024);
        echo strlen($buf)."---".PHP_EOL;
        // 代表客户端主动关闭
        if(strlen($buf) < 9) {
            $key = array_search($s, $all_sockets);
            unset($all_sockets[$key]);
            socket_close($s);
            continue;
        }
        // 输出
        echo getMsg($buf).PHP_EOL;
    }

}while(true);
socket_close($socket);

// 编码服务端向客户端发送的内容
function buildMsg($msg) {
    $frame = [];
    $frame[0] = "81";
    $len = strlen($msg);
    if ($len < 126) {
        $frame[1] = $len < 16 ? "0" . dechex($len) : dechex($len);
    } else if ($len < 65025) {
        $s = dechex($len);
        $frame[1] = "7e" . str_repeat("0", 4 - strlen($s)) . $s;
    } else {
        $s = dechex($len);
        $frame[1] = "7f" . str_repeat("0", 16 - strlen($s)) . $s;
    }
    $data = "";
    $l = strlen($msg);
    for ($i = 0; $i < $l; $i++) {
        $data .= dechex(ord($msg{$i}));
    }
    $frame[2] = $data;
    $data = implode("", $frame);
    return pack("H*", $data);
}

// 解析客户端向服务端发送的内容
function getMsg($buffer) {
    $res = "";
    $len = ord($buffer[1]) & 127;
    if ($len === 126) {
        $masks = substr($buffer, 4, 4);
        $data = substr($buffer, 8);
    } else if ($len === 127) {
        $masks = substr($buffer, 10, 4);
        $data = substr($buffer, 14);
    } else {
        $masks = substr($buffer, 2, 4);
        $data = substr($buffer, 6);
    }
    for ($index = 0; $index < strlen($data); $index++) {
        $res .= $data[$index] ^ $masks[$index % 4];
    }
    return $res;
}