Khi nhắc đến Websocket, nhiều lập trình viên nghĩ ngay đến giải pháp để khắc phục sự chậm trễ của giao thức truyền tải siêu văn bản, mà nhiệm vụ chính của nó là truyền dữ liệu giữa các trình duyệt web và máy chủ web một cách nhanh chóng và hiệu quả.
Vậy cụ thể Websocket là gì? Công dụng của Websocket, ưu nhược điểm của websocket như thế nào và cách sử dụng Websocket ra sao? Trong bài viết này, Thuevpsgiare.vn sẽ giúp bạn hiểu rõ và tìm hiểu sâu hơn về giao thức này.
Khái quát Websocket là gì?
WebSocket là một công nghệ đặc biệt, hỗ trợ giao tiếp hai chiều giữa máy khách (Client) và máy chủ (Server) trên mạng Internet. Công nghệ WebSocket sử dụng giao thức TCP (Transmission Control Protocol) để thiết lập kết nối và trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị.
Websocket là gì?
Điều đặc biệt là WebSocket đã được tích hợp vào nhiều trình duyệt phổ biến như: Firefox, Google Chrome và Safari, cho phép sử dụng một cách linh hoạt. Mặc dù được thiết kế chủ yếu cho ứng dụng web, nhưng lập trình viên có thể áp dụng nó cho mọi loại ứng dụng một cách hiệu quả.
Lý do WebSocket xuất hiện
Duplex
Hệ thống liên lạc song công (duplex) là một hệ thống điểm-điểm, cho phép hai hoặc nhiều bên kết nối có khả năng trao đổi thông tin theo cả hai hướng. Hệ thống song công đóng vai trò quan trọng trong nhiều mạng truyền thông, cho phép các bên kết nối trò chuyện đồng thời và tương tác qua cả hai hướng.
Có hai loại hệ thống truyền thông song công chính: song công hoàn toàn (full-duplex – FDX) và bán song công (half-duplex – HDX).
Half duplex
Với giao thức truyền thống HTTP/1.0 và HTTP/1.1 trong kiến trúc client-server, quá trình hoạt động như sau: client gửi một yêu cầu HTTP đến server, server xử lý yêu cầu đó và gửi kết quả trả về cho client. Kết quả này bao gồm trang HTML và thông tin liên quan. Trong trường hợp của HTTP/1.0, giao thức này đã đủ để thực hiện việc lấy tài liệu từ server một cách cơ bản.
Với HTTP/1.1, giao thức đã thêm tính năng kết nối tái sử dụng, cho phép trình duyệt khởi tạo một kết nối đến một server web để lấy trang HTML ban đầu, sau đó sử dụng lại cùng một kết nối để tải các tài nguyên khác như: hình ảnh, văn bản, và nhiều tài liệu khác. Sự thêm vào này giúp giảm độ trễ giữa các yêu cầu, bằng cách giảm số lượng kết nối mới cần thiết từ client đến server.
Về bản chất, HTTP cũng hoạt động theo mô hình half-duplex, chỉ truyền dữ liệu theo một hướng tại một thời điểm. Điều này có nghĩa là khi client gửi yêu cầu đến server, nó phải chờ đợi phản hồi từ server trước khi có thể gửi yêu cầu tiếp theo. Mô hình này không hiệu quả và có thể gây lãng phí thời gian chờ đợi.
Full duplex
Hiện nay, các ứng dụng web đã phát triển một cách đáng kể từ khi xuất hiện lần đầu, và điều này đã dẫn đến sự sáng tạo không ngừng trong việc áp dụng các kỹ thuật mới để cải thiện trải nghiệm của người dùng. Trong xu hướng này, công nghệ web thời gian thực đang trở nên ngày càng phổ biến và quan trọng.
Có nhiều công nghệ và phương pháp đã xuất hiện để xây dựng các ứng dụng thời gian thực. Một số ví dụ điển hình có thể được đề cập đến bao gồm:
- AJAX LONG-POLLING
- SERVER SENT EVENTS (SSE)
- COMET
- WEBSOCKET
Trong thời đại mà các ứng dụng đòi hỏi “thời gian thực” hoặc gần như “thời gian thực“, cách hoạt động half-duplex của các giao thức trước đây không còn đáp ứng được nữa. WEBSOCKET trong dạng full-duplex đã được tích hợp vào HTML5, và hiện nó đang nắm giữ một vị trí quan trọng và không thể thay thế trong lĩnh vực này.
Công dụng của Websocket
WebSockets được tạo ra với mục tiêu chính là hỗ trợ truyền tải thông tin theo thời gian thực một cách hiệu quả hơn. Điểm mạnh của WebSocket nằm ở việc nó thiết lập giao tiếp liên tục, hai chiều giữa máy khách và máy chủ. Điều này giúp giảm lưu lượng mạng không cần thiết, vì dữ liệu có thể truyền ngay lập tức qua một kết nối duy nhất.
Đặc biệt, WebSocket cung cấp tốc độ và khả năng thời gian thực cho các ứng dụng web. WebSockets còn cho phép máy chủ theo dõi và “đẩy” dữ liệu đến các máy khách khi cần, điều này không thể thực hiện được nếu chỉ sử dụng giao thức HTTP truyền thống.
Sử dụng kết nối WebSocket cho phép streaming theo thời gian thực, bao gồm cả chuỗi văn bản và dữ liệu nhị phân thông qua các tin nhắn. Tin nhắn WebSocket bao gồm các phần quan trọng như: frame, payload và data portion.
WebSockets để hỗ trợ hiệu quả các kết quả theo thời gian thực
Điều đáng chú ý là rất ít dữ liệu non-payload được truyền qua kết nối mạng trong quá trình này, giúp giảm thiểu độ trễ và tiết kiệm chi phí, đặc biệt khi so sánh với việc sử dụng các mô hình HTTP request và streaming.
Google Chrome đã đứng đầu trong việc hỗ trợ tiêu chuẩn WebSockets từ năm 2009. RFC 6455, là tiêu chuẩn cho giao thức WebSocket, đã được chính thức xuất bản trực tuyến vào năm 2011. Giao thức WebSocket và API của nó đã được chuẩn hóa bởi W3C và IETF, và hiện tại được hỗ trợ trên hầu hết các trình duyệt phổ biến.
Cấu trúc cơ bản của websocket
Để hiểu rõ hơn về Websocket, bạn cần tìm hiểu về cấu trúc cơ bản của nó. Dưới đây, bài viết sẽ giới thiệu các thành phần quan trọng của Websocket mà bạn nên biết:
Websocket bao gồm: Chuẩn thông thường ws:// và chuẩn secure wss://
Chuẩn giao tiếp string (Message data types) tuy chưa hỗ trợ JSON nhưng nó đã hỗ trợ Buffed arrays và blobs và có thể dễ dàng serialize thành string.
Tính đến nay thì không phải các trình duyệt web nào cũng hỗ trợ Websocket. Để có thể biết được browser bạn đang sử dụng có được hỗ trợ websocket hay không, bạn có thể kiểm tra bằng cách sử dụng đoạn check dưới đây.
if ('WebSocket' in window){ /* WebSocket is supported. You can proceed with your code*/ } else { /*WebSockets are not supported. Try a fallback method like long-polling etc*/}
Để khởi tạo và thiết lập kết nối tới socket, ta sử dụng đoạn code dưới đây.
var websocket = new WebSocket("ws://localhost:8080/socket"); // hoặc var websocket = new WebSocket("wss://localhost:8080/socket");
Ưu điểm của websocket là gì?
WebSocket là một công nghệ mạnh mẽ với giao thức 2 chiều, giúp giảm độ trễ và dễ sửa lỗi. Dữ liệu trả về từ WebSocket nhanh chóng, là lựa chọn tốt cho các ứng dụng thời gian thực như: chat, hiển thị biểu đồ, hoặc theo dõi thông tin chứng khoán.
Trong những trường hợp trên, sử dụng HTTP để kết nối không phải là giải pháp tốt, vì việc gửi liên tục các lệnh AJAX tới máy chủ để lấy dữ liệu mới và cập nhật sẽ tốn tài nguyên, tạo lưu lượng mạng không cần thiết và không đảm bảo thời gian trả lại chính xác.
Websocket cung cấp giao thức 2 chiều rất mạnh mẽ nên có độ trễ rất thấp và dễ sửa lỗi
Ngoài ra, một trong những ưu điểm của WebSocket là không đòi hỏi nhiều kết nối như phương pháp Comet long-polling, và khắc phục nhiều hạn chế của phương pháp Comet streaming. Giao diện lập trình ứng dụng (API) của WebSocket cũng khá dễ sử dụng khi làm việc trực tiếp.
Nhược điểm của websocket là gì?
WebSocket có một số điểm yếu cần xem xét:
- Tài nguyên: WebSocket sử dụng kết nối mở liên tục giữa trình duyệt và máy chủ, dẫn đến việc tiêu tốn nhiều tài nguyên hơn so với HTTP. Điều này đặc biệt quan trọng khi phải quản lý nhiều kết nối đồng thời.
- Hỗ trợ trình duyệt: Một số phiên bản cũ của các trình duyệt không hỗ trợ WebSocket trên tất cả các trình duyệt vì nó là một đặc tả mới trong HTML5, điều này có thể gây khó khăn cho các nhà phát triển khi triển khai ứng dụng của họ. Tuy nhiên, hầu hết các trình duyệt hiện đại đã hỗ trợ WebSocket.
- Bảo mật: Mặc dù WebSocket cung cấp các tính năng bảo mật cơ bản, nhưng nó vẫn có thể bị tấn công bởi các lỗ hổng bảo mật. Việc quản lý bảo mật cho các kết nối WebSocket là một phần quan trọng trong việc triển khai an toàn.
- Khó sử dụng với dịch vụ có phạm vi – yêu cầu: Do WebSocket hoạt động dựa trên giao thức TCP thay vì HTTP request, nên việc tích hợp nó với các dịch vụ yêu cầu phạm vi như SessionInViewFilter của Hibernate có thể gặp khó khăn. Điều này đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng khi sử dụng WebSocket trong các tình huống đặc biệt này.
Điểm khác biệt websocket và HTTP
Khi sử dụng giao thức kết nối HTTP để truyền tải dữ liệu bằng kỹ thuật Ajax, ta thường phải đối mặt với nhược điểm là dữ liệu header chứa nhiều thông tin không cần thiết. Mỗi lần request/response bằng HTTP, phần header có thể có kích thước lên đến 871 byte.
Đối với WebSocket sau khi kết nối, kích thước header này chỉ còn 2 byte. Điều này cho thấy HTTP so với WebSocket giúp giảm bớt tải trọng dữ liệu không cần thiết, giúp truyền thông dữ liệu trở nên hiệu quả hơn.
Điểm khác biệt websocket và HTTP
Hãy tưởng tượng một developer đang phát triển một ứng dụng game thú vị. Dự kiến ứng dụng này sẽ có đến 5.000 người chơi truy cập cùng lúc. Mỗi giây, tất cả họ đều có thể gửi hoặc nhận dữ liệu từ server để duyệt trò chơi mượt mà.
Để so sánh lượng dữ liệu header mà giao thức HTTP và WebSocket phải truyền tải trong mỗi giây, ta có thể thực hiện một phép so sánh đơn giản như sau:
HTTP: 871 x 5,000 = 4,355,000 bytes = 34,790,000 bits per second (33 Mbps)
WebSocket: 2 x 5,000 = 10,000 bytes = 80,000 bits per second (0.0765 Kbps)
Sau khi xem xong ví dụ đơn giản này, ta có thể thấy rõ ưu điểm nổi bật của WebSocket so với HTTP khi truyền tải dữ liệu header. Sự khác biệt này giúp chúng ta hiểu rõ hơn về WebSocket là gì và tại sao nó đang trở thành một công nghệ được lập trình viên chuyên nghiệp sử dụng rộng rãi.
Hướng dẫn tạo websocket trên trình duyệt Web
Dưới đây là hướng dẫn cách tạo websocket trên trình duyệt web (browser):
Bước 1: Để xác định xem trình duyệt có hỗ trợ WebSockets hay không, bạn có thể thực hiện kiểm tra tích hợp đơn giản để đảm bảo rằng nó sẽ hoạt động đúng cách trên mọi trình duyệt.
if ('WebSocket' in window){
/* WebSocket is supported. You can proceed with your code*/
} else {
/*WebSockets are not supported. Try a fallback method like long-polling etc*/
}
Bước 2: Bắt đầu và thiết lập kết nối WebSocket với server.
var websocket = new WebSocket("ws://localhost:8080/WebSocket1/server1");
// hoặc
var websocket = new WebSocket("wss://localhost:8080/WebSocket1/server1");
Bước 3: Đóng WebSocket
websocket.close();
Mặc dù Websocket chưa được hỗ trợ trên tất cả các trình duyệt web, nhưng với lợi ích và ưu điểm mà nó mang lại, đây là một giao thức truyền tải dữ liệu tiềm năng mà bạn có thể tích hợp vào dự án phát triển của mình. Thuevpsgiare.vn hy vọng rằng thông tin và kiến thức về Websocket là gì, những ưu điểm và nhược điểm của Websocket và cách sử dụng Websocket sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về nó và các khía cạnh liên quan.
