.net 实现的 Webscoket 对象的一些细节和疑问

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这两天服务器和客户端进行了webscoket的联调，在和C#的webscoket实现联调的过程中，发现一些有趣的事情。

在我自己C++的实现中，webscoket对上层应用而言是完全透明的，webscoket 只是一个传输协议，用户对此不需要有任何关注，一切都自动进行，包括连接，握手升级，帧切割，帧拼合，控制帧管理，心跳这些，对外完全透明。

微软.net 中的webscoket实现就显得非常难以理解，握手需要用户主动去调用，这个从HTTP升级的操作还能理解：

public class WebSocketController : ControllerBase
{
    [Route("/ws")]
    public async Task Get()
    {
        if (HttpContext.WebSockets.IsWebSocketRequest)
        {
            using var webSocket = await HttpContext.WebSockets.AcceptWebSocketAsync();
            await Echo(webSocket);
        }
        else
        {
            HttpContext.Response.StatusCode = StatusCodes.Status400BadRequest;
        }
    }
}

但是到了发送和接收阶段，先看看这两个函数的示例代码：

private async Task Echo(HttpContext context, WebSocket webSocket)
{
    var buffer = new byte[1024 * 4];
    WebSocketReceiveResult result = await webSocket.ReceiveAsync(new ArraySegment<byte>(buffer), CancellationToken.None);
    while (!result.CloseStatus.HasValue)
    {
        await webSocket.SendAsync(new ArraySegment<byte>(buffer, 0, result.Count), result.MessageType, result.EndOfMessage, CancellationToken.None);

        result = await webSocket.ReceiveAsync(new ArraySegment<byte>(buffer), CancellationToken.None);
    }
    await webSocket.CloseAsync(result.CloseStatus.Value, result.CloseStatusDescription, CancellationToken.None);
}

首先，接受函数需要指定一个缓冲区，由缓冲区来接受webscoket上传输的数据，这个属于常规操作，继续看发送函数， 你会发现在参数中，有两个参数：MessageType 和 EndOfMessage，看看微软怎么描述的：

参数

buffer

ArraySegment<Byte>

要通过连接发送的缓冲区。

messageType

WebSocketMessageTyp

指示应用程序是发送二进制消息还是发送文本消息。

endOfMessage

Boolean

指示“缓冲区”中的数据是否是消息的最后一部分。

cancellationToken

CancellationToken

传播有关应取消操作的通知的标记。

关于 WebSocketMessageType

Binary 1

消息采用二进制格式。
Close 2

因为收到关闭的消息，接受已完成。
Text 0

该消息是明文形式。

如果看过RFC6455是不是感到有些似曾相识？微软做了一次封装，但是也混淆了一些概念，把本应由WebSocket 内部处理的逻辑暴露给外部的调用。我暂时还没想明白微软为啥要这么设计，在我理想的模型里面，包括数据切割分段发送这些事情，不应该是WebScoket的实现自动处理吗？特别是endOfMessage这个布尔值，更让人费解。这个参数对应的opcode 中的 Fin 位？文档中没有说明。客户端在写代码的时候，暂时没有改变这个值，直接设置的 true。

而且关于subprotocol，微软也没有给出一个明确的框架，只是给出一个string，作为subprotocol的标志。我猜想，微软把这个暴露出来，也许就是为subprotocol留下可操作的空间，但文档里面没有明确的说明。在我看来，一个好的设计，应该保持某种程度的兼容性，比如和Scoket的SendAsync保持某种程度的一致。subprotocol应该设计成WebSocket的一个子对象，微软提供一个标准的调用接口，将所有协议细节都放在子协议接口之中，而不是像这样暴露出来。

另外还有一个问题，就是WebScoket的ping / pong心跳检测机制。我翻遍了微软提供的文档，只是这么提到ping和pong：

处理客户端连接断开

当客户端由于失去连接而断开连接时，不会自动向服务器发送通知。 服务器只有在客户端发送通知时才会收到断开连接消息，而此操作无法在失去 Internet 连接的情况下进行。 如果想要在发生此情况时采取某个操作，在特定时间范围内未收到来自客户端的任何消息后设置超时。

如果客户端并非总是发送消息，并且你不希望仅由于连接进入空闲状态就设置超时，则让客户端使用一个计时器并每隔 X 秒发送一条 ping 消息。 在服务器上，如果某条消息在上一条消息发出后的 2*X 秒内尚未到达，则终止连接并报告客户端已断开连接。 等待两次预测的时间间隔，以便为可能延迟 ping 消息的网络延迟提供额外的时间。

备注

如果 KeepAliveInterval 选项（默认为 30 秒 (TimeSpan.FromSeconds(30))）大于零，则内部 ManagedWebSocket 将隐式处理 Ping/Pong 帧，以使连接保持活动状态。

可以看到，微软是实现了心跳检测的，KeepAliveInterval那个选项我经过测试，确定为心跳包的间隔时间，经过测试，发现微软的Ping控制帧是没有附带Payload的，客户端发送到服务器，包括掩码一共6个字节，服务器返回Pong给客户端是两个字节，如果服务器发送附带Payload的Ping帧，微软的WebScoket可以原封不动的把Payload通过Pong帧给服务器返回。

测试中，发现了一个比较棘手的问题，即客户端虽然会发送Ping帧给服务器，但如果服务器不返回任何Pong帧，微软的WebSocket不会有任何动作，不会抛异常，虽然RFC6455没有明确规定心跳帧无法检测的情况该如何处理，但好歹抛一个异常或则事件通知我们？而且关于这一点，微软倒是明确说了：在服务器上，如果某条消息在上一条消息发出后的 2*X 秒内尚未到达，则终止连接并报告客户端已断开连接，那客户端呢？RFC6455是允许双向检测心跳的，既然检测到心跳失败，那么怎么就不留个通知的方法？

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THE END
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