Los sistemas en tiempo real son sistemas informáticos diseñados para responder a eventos y procesar datos en tiempo real. Garantizan respuestas puntuales y precisas a eventos externos y gestionan eficazmente tareas en diversos ámbitos, como las finanzas, la logística, los juegos o la sanidad, entre otros. Los sistemas en tiempo real son cruciales en el desarrollo de software moderno, ya que permiten la comunicación fluida de aplicaciones web y móviles entre clientes y servidores.
Los desarrolladores disponen de varias tecnologías y protocolos para implementar funciones de aplicaciones en tiempo real. Algunos de estos protocolos son WebSockets, SignalR, Server-Sent Events (SSE) y Long Polling, que ofrecen diferentes niveles de rendimiento, latencia y facilidad de implementación. Elegir la tecnología adecuada para la comunicación en tiempo real puede tener un impacto significativo en la eficiencia y capacidad de respuesta de su aplicación. En este artículo, exploraremos dos soluciones populares para la arquitectura de sistemas en tiempo real: WebSockets y SignalR. Analizaremos cómo funcionan, sus ventajas, casos de uso y cómo elegir la solución adecuada para tu aplicación.
¿Qué son los WebSockets?
WebSocket es un protocolo de comunicación que permite la comunicación bidireccional en tiempo real entre un cliente y un servidor a través de una única conexión persistente. A diferencia del modelo tradicional de solicitud-respuesta, WebSocket mantiene una conexión full-duplex de baja latencia que permite la transferencia continua de datos entre el cliente y el servidor. El protocolo WebSocket está diseñado para funcionar en los mismos puertos que HTTP y HTTPS (puertos 80 y 443, respectivamente), lo que lo hace compatible con la infraestructura web existente.
Los WebSockets utilizan un protocolo HTTP inicial para establecer la conexión, seguido de la transmisión de datos mediante tramas WebSocket. Una vez establecida la conexión, los datos pueden fluir simultáneamente en ambos sentidos, lo que reduce la latencia y lo hace ideal para aplicaciones en tiempo real como chat en línea, notificaciones y actualizaciones en directo. Algunas de las ventajas de utilizar WebSockets son:
- Baja latencia: Los WebSockets proporcionan una conexión persistente, lo que reduce la sobrecarga de crear y cerrar conexiones, con la consiguiente reducción de la latencia.
- Comunicación full-duplex: El flujo de datos bidireccional permite que tanto el servidor como el cliente envíen y reciban datos simultáneamente, lo que mejora la capacidad de respuesta de las aplicaciones en tiempo real.
- Compatibilidad: WebSocket funciona a través de puertos HTTP y HTTPS, por lo que es compatible con la infraestructura web existente.
- Escalabilidad: Las aplicaciones basadas en WebSocket pueden escalarse utilizando diversas técnicas, como el equilibrio de carga y el escalado horizontal.
Aun así, los WebSockets pueden tener desventajas y no ser adecuados para todos los escenarios. Algunas desventajas del uso de WebSockets son:
- Complejidad: La implementación de sistemas basados en WebSocket puede ser más difícil que el uso de librerías de más alto nivel como SignalR, ya que requiere la gestión manual de la configuración de la conexión, la gestión de errores y el enmarcado de mensajes.
- Soporte limitado: Aunque la mayoría de los navegadores modernos soportan el protocolo WebSocket, algunos navegadores y plataformas antiguas pueden no soportarlo, limitando su alcance.
Primeros pasos con SignalR
SignalR es una biblioteca de código abierto de Microsoft que simplifica la creación de aplicaciones web en tiempo real. Permite a los desarrolladores añadir comunicación bidireccional entre cliente y servidor, proporcionando una abstracción sobre varios protocolos de transporte como WebSockets, Server-Sent Events y Long Polling. SignalR selecciona automáticamente el mejor método de comunicación en función de las capacidades del cliente y el servidor, garantizando un rendimiento y una compatibilidad óptimos.
Fuente de la imagen: Microsoft Learn
SignalR ofrece una API fácil de usar para crear aplicaciones en tiempo real, aprovechando la potencia de la programación asíncrona en .NET. Los desarrolladores pueden crear concentradores del lado del servidor que gestionen las conexiones de los clientes, administren las representaciones de los clientes y difundan mensajes a los clientes conectados. Las bibliotecas del lado del cliente para SignalR están disponibles para varias plataformas, incluidas JavaScript, .NET y Java. Algunas de las ventajas de utilizar SignalR son
- Simplicidad: SignalR proporciona abstracciones y API de alto nivel, lo que facilita la creación de aplicaciones en tiempo real en comparación con el uso directo de WebSockets.
- Selección automática de protocolos: SignalR selecciona automáticamente el mejor protocolo de comunicación en función de las capacidades del cliente y del servidor, garantizando una experiencia de usuario fluida independientemente de la tecnología subyacente.
- Amplio soporte de plataformas: SignalR incluye bibliotecas del lado del cliente para varias plataformas, como JavaScript, .NET y Java, lo que lo hace muy versátil y adecuado para diversas aplicaciones.
- Escalabilidad: SignalR está diseñado para soportar el escalado a través de múltiples servidores y proporciona mecanismos incorporados para manejarlo, como el uso de Redis, Azure Service Bus o backplanes personalizados.
Sin embargo, SignalR tiene algunas desventajas potenciales que los desarrolladores deben tener en cuenta:
- Dependencia de .NET: SignalR depende de la tecnología .NET, lo que podría no ser ideal para desarrolladores que no estén familiarizados con la plataforma o prefieran otros lenguajes y marcos de trabajo.
- Rendimiento: Aunque SignalR proporciona una API intuitiva y una biblioteca rica en funciones, podría introducir cierta sobrecarga adicional en comparación con el uso directo de WebSockets, lo que podría afectar al rendimiento y la latencia.
Cuándo elegir WebSockets en lugar de SignalR
Aunque tanto WebSockets como SignalR son tecnologías potentes para permitir la comunicación en tiempo real en aplicaciones web, hay ciertos escenarios en los que una puede ser más adecuada que la otra. En esta sección, discutiremos cuándo WebSockets puede ser una mejor opción en comparación con SignalR.
Control de bajo nivel sobre la conexión
WebSockets ofrece un control más directo sobre las conexiones en comparación con SignalR. Aunque SignalR proporciona abstracciones de alto nivel para simplificar la comunicación en tiempo real, puede que no ofrezca la granularidad necesaria para algunos casos de uso. WebSockets puede ser mejor si necesitas un control de bajo nivel sobre tus conexiones, incluyendo la gestión de los estados de conexión, la gestión de errores y la personalización de la estructura de datos.
Menor latencia
Las conexiones WebSocket ofrecen menor latencia que SignalR porque proporcionan un canal de comunicación directo, persistente y bidireccional entre el cliente y el servidor. SignalR, aunque ofrece su propio conjunto de comodidades, puede introducir una ligera latencia adicional debido a los mecanismos de transporte subyacentes que utiliza, como el sondeo prolongado y los eventos enviados por el servidor.
Compatibilidad de plataformas
Aunque SignalR es una solución excelente para aplicaciones basadas en .NET, puede que no resulte adecuado utilizar plataformas en las que SignalR no esté disponible o no sea totalmente compatible, como entornos que no sean Windows. En estos casos, WebSockets puede proporcionar una solución más universal que funciona en varias plataformas y entornos.
Evitar dependencias adicionales
Elegir WebSockets puede ser una mejor opción si desea minimizar el número de dependencias externas en su proyecto. WebSockets son una parte integral del estándar HTML5 y son soportados de forma nativa por la mayoría de los navegadores modernos y tecnologías del lado del servidor. Por el contrario, utilizar SignalR requeriría integrar una biblioteca externa en tu proyecto.
SignalR frente a WebSockets: Evaluación del rendimiento
Para comprender mejor las diferencias entre WebSockets y SignalR en términos de rendimiento, debemos tener en cuenta varios factores.
Latencia
WebSockets suele proporcionar una latencia menor en comparación con SignalR. Como se ha mencionado anteriormente, esto se debe a la conexión directa, bidireccional y persistente entre el cliente y el servidor que proporciona WebSocket. SignalR, aunque ofrece una gama de mecanismos de transporte, puede introducir una latencia adicional menor en determinados escenarios.
Rendimiento de los mensajes
Por lo general, las conexiones WebSocket pueden gestionar más mensajes por segundo en comparación con SignalR, ya que incurren en menos sobrecarga por mensaje. Pero esta ventaja puede no ser significativa para la mayoría de los escenarios del mundo real, donde una ligera diferencia en el rendimiento de los mensajes no es crítica.
Consumo de recursos
El consumo de recursos es otro factor importante a tener en cuenta al comparar el rendimiento de WebSockets y SignalR. Las conexiones WebSocket tienden a consumir menos recursos debido a su protocolo ligero, mientras que SignalR puede consumir más recursos debido a su dependencia de múltiples transportes y funciones. Aun así, la diferencia real en el consumo de recursos puede variar en función de la implementación y el caso de uso específicos.
Escalabilidad
Tanto WebSockets como SignalR admiten escalabilidad para acomodar un número creciente de clientes, pero lo gestionan de forma diferente. WebSockets requiere la implementación de equilibrio de carga, escalado horizontal y otras técnicas para garantizar una escalabilidad adecuada. SignalR, por otro lado, cuenta con soporte incorporado para escalar a través de múltiples servidores utilizando diversos métodos tales como buses de mensajes y backplanes.
Integración de WebSocket y SignalR con AppMaster
AppMaster, una potente plataforma sin código para crear aplicaciones web y móviles, permite una integración perfecta con las tecnologías WebSocket y SignalR. Esto le permite incorporar funciones de comunicación en tiempo real a sus aplicaciones sin necesidad de grandes conocimientos de programación. Con la interfaz visual de arrastrar y soltar de AppMaster, puede crear modelos de datos, diseñar procesos empresariales e implementar API REST y WSS endpoints, que pueden estar respaldadas por WebSocket o SignalR, en función de sus necesidades.
Además, la plataforma AppMaster genera el código fuente de las aplicaciones y las despliega en la nube, lo que garantiza que su solución sea escalable y tenga un rendimiento optimizado. Al integrar WebSocket y SignalR con AppMaster, puede desarrollar rápidamente aplicaciones web y móviles en tiempo real que sean potentes y escalables. Esto permite a su equipo centrarse en ofrecer valor a sus usuarios, en lugar de dedicar tiempo a tareas indiferenciadas como escribir código repetitivo y gestionar la infraestructura del servidor.
"El software no tiene que ver con metodologías, lenguajes o incluso sistemas operativos. Se trata de aplicaciones que funcionan", como sabiamente afirmó Christopher Baus, desarrollador de software y director de ingeniería estadounidense. Tanto si decide utilizar WebSockets como SignalR en sus aplicaciones, AppMaster le ofrece una solución flexible, no-code, que le permite diseñar, crear y lanzar aplicaciones en tiempo real a escala. Para empezar, cree una cuenta gratuita y explore la amplia gama de funciones e integraciones que ofrece AppMaster.
