WebSocket的原理和golang实现WebSocket服务器

最近一直在做网关的项目，收获了不少关于网络协议的相关知识点，我打算把这些知识点都串起来完成一个大的项目，其中WebSocket就是其中的一个知识点

WebSocket知识点

Websocket 是服务器推送技术的一种，最大的特点是服务器可以主动向客户端推送消息，客户端也可以主动向服务器发送消息。
WebSocket 是 HTML5 开始提供的一种在单个 TCP 连接上进行全双工通讯的协议。

WebSocket 使得客户端和服务器之间的数据交换变得更加简单，允许服务端主动向客户端推送数据。在 WebSocket API 中，浏览器和服务器只需要完成一次握手，两者之间就直接可以创建持久性的连接，并进行双向数据传输。

HTTP握手

首先客户端向服务器发起HTTP请求，这一次的HTTP请求是客户端和服务端进行的协议升级，具体步骤如下：

客户端发起请求：

客户端会向服务端发送协议升级请求，客户端发送的HTTP报文示例如下：

其中比较重要的头部是：

• Host请求头，其值为要请求的主机名。

• Upgrade请求头，且其值必须为websocket，表示这个HTTP请求的目的是要申请升级到websocket协议，而不是其他协议。

• Connection请求头，其值必须为Upgrade，表示这个HTTP请求是一个协议升级请求。

• Sec-WebSocket-Key请求头，且其值为以BASE-64编码的随机字符串。服务器端会用这些数据来构造出一个SHA-1的信息摘要。把“Sec-WebSocket-Key”的值加上一个特殊字符串“258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11”，然后计算SHA-1摘要，之后进行BASE-64编码，将结果做为“Sec-WebSocket-Accept”响应头的值，返回给客户端。如此操作，可以尽量避免普通HTTP报文被误认为WebSocket协议握手报文。

• Sec-WebSocket-Version请求头，且其值必须为13，表示使用的WebSocket版本为13。

服务器接收请求：

服务端响应客户端的协议升级请求
当服务端接收到客户端的协议升级请求时，如果服务端接受该协议升级请求，将会返回如下响应报文：

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: fFBooB7FAkLlXgRSz0BT3v4hq5s=

其中返回的101状态码的意思是同意将当前的HTTP协议切换到WebSocket协议。

来自developer.mozilla.org:
HTTP 101 Switching Protocol（协议切换）状态码表示服务器应客户端升级协议的请求（Upgrade请求头）正在进行协议切换。

相比传统的AJAX轮询，Websockets能够大量地节省服务器的带宽，因为它只需要建立一次连接，从而不同传输大量相同的头部信息。

golang实现websocket服务器

下面我们使用golang实现websocket的服务器

package main

import (
	"flag"
	"html/template"
	"log"
	"net/http"
	"github.com/gorilla/websocket"
)

var addr = flag.String("addr", "localhost:2003", "http service address")

var upgrader = websocket.Upgrader{
   
   } // use default options

func echo(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
   
   
	c, err := upgrader.Upgrade(w, r, nil)
	if err != nil {
   
   
		log.Print("upgrade:", err)
		return
	}
	defer c.Close()
	for {
   
   
		mt, message, err