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基于WebSocket的服务器推送技术的研究与实现

胡洋洋  
【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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