I sistemi in tempo reale sono sistemi informatici progettati per rispondere agli eventi ed elaborare i dati in tempo reale. Garantiscono risposte tempestive e accurate agli eventi esterni, gestendo in modo efficiente le attività in vari settori, tra cui finanza, logistica, giochi, sanità e altro ancora. I sistemi in tempo reale sono fondamentali per lo sviluppo del software moderno, in quanto consentono una comunicazione continua tra client e server delle applicazioni web e mobili.
Gli sviluppatori hanno a disposizione diverse tecnologie e protocolli per implementare le funzionalità delle applicazioni in tempo reale. Alcuni di questi protocolli includono WebSockets, SignalR, Server-Sent Events (SSE) e Long Polling, che offrono diversi livelli di prestazioni, latenza e facilità di implementazione. La scelta della tecnologia giusta per la comunicazione in tempo reale può avere un impatto significativo sull'efficienza e sulla reattività dell'applicazione. In questo articolo esploreremo due soluzioni popolari per l'architettura dei sistemi in tempo reale: WebSocket e SignalR. Ci occuperemo del loro funzionamento, dei loro vantaggi, dei casi d'uso e di come scegliere la soluzione giusta per la vostra applicazione.
Capire i WebSocket
WebSocket è un protocollo di comunicazione che consente una vera comunicazione bidirezionale in tempo reale tra un client e un server su un'unica connessione persistente. A differenza del tradizionale modello richiesta-risposta, WebSocket mantiene una connessione full-duplex a bassa latenza che consente il trasferimento continuo di dati tra client e server. Il protocollo WebSocket è progettato per funzionare sulle stesse porte di HTTP e HTTPS (rispettivamente le porte 80 e 443), rendendolo compatibile con l'infrastruttura web esistente.
I WebSocket utilizzano un handshake HTTP iniziale per stabilire la connessione, seguito dalla trasmissione dei dati tramite frame WebSocket. Una volta stabilita la connessione, i dati possono fluire simultaneamente in entrambe le direzioni, riducendo la latenza e rendendoli ideali per applicazioni in tempo reale come chat online, notifiche e aggiornamenti dal vivo. Alcuni vantaggi dell'uso dei WebSocket sono:
- Bassa latenza: I WebSocket forniscono una connessione persistente, che riduce l'overhead della creazione e della chiusura delle connessioni, con conseguente riduzione della latenza.
- Comunicazione full-duplex: Il flusso di dati bidirezionale consente al server e al client di inviare e ricevere dati contemporaneamente, migliorando la reattività delle applicazioni in tempo reale.
- Compatibilità: WebSocket funziona su porte HTTP e HTTPS, rendendolo compatibile con l'infrastruttura web esistente.
- Scalabilità: Le applicazioni basate su WebSocket possono essere scalate utilizzando varie tecniche, come il bilanciamento del carico e lo scaling orizzontale.
Tuttavia, i WebSocket presentano potenziali svantaggi e potrebbero non essere adatti a tutti gli scenari. Tra gli svantaggi dell'uso dei WebSocket vi sono:
- Complessità: l 'implementazione di sistemi basati su WebSocket può essere più difficile rispetto all'uso di librerie di livello superiore come SignalR, in quanto richiede la gestione manuale della configurazione delle connessioni, della gestione degli errori e del framing dei messaggi.
- Supporto limitato: Sebbene la maggior parte dei browser moderni supporti il protocollo WebSocket, alcuni browser e piattaforme meno recenti potrebbero non supportarlo, limitandone la portata.
Come iniziare con SignalR
SignalR è una libreria open-source di Microsoft che semplifica la creazione di applicazioni web in tempo reale. Consente agli sviluppatori di aggiungere una comunicazione bidirezionale tra client e server, fornendo un'astrazione su vari protocolli di trasporto come WebSockets, Server-Sent Events e Long Polling. SignalR seleziona automaticamente il metodo di comunicazione migliore in base alle capacità del client e del server, garantendo prestazioni e compatibilità ottimali.
Fonte dell'immagine: Microsoft Learn
SignalR offre un'API facile da usare per creare applicazioni in tempo reale, sfruttando la potenza della programmazione asincrona in .NET. Gli sviluppatori possono creare hub lato server che gestiscono le connessioni dei client, gestiscono le rappresentazioni dei client e trasmettono messaggi ai client connessi. Le librerie lato client per SignalR sono disponibili per varie piattaforme, tra cui JavaScript, .NET e Java. Alcuni vantaggi dell'uso di SignalR sono:
- Semplicità: SignalR fornisce astrazioni e API di alto livello, rendendo più semplice la creazione di applicazioni in tempo reale rispetto all'uso diretto di WebSocket.
- Selezione automatica del protocollo: SignalR seleziona automaticamente il miglior protocollo di comunicazione in base alle capacità del client e del server, garantendo un'esperienza utente fluida indipendentemente dalla tecnologia sottostante.
- Ampio supporto della piattaforma: SignalR include librerie lato client per varie piattaforme, tra cui JavaScript, .NET e Java, che lo rendono estremamente versatile e adatto a varie applicazioni.
- Scalabilità: SignalR è progettato per supportare lo scaling su più server e fornisce meccanismi integrati per gestirlo, come l'uso di Redis, Azure Service Bus o backplane personalizzati.
Tuttavia, SignalR presenta alcuni potenziali aspetti negativi che gli sviluppatori dovrebbero considerare:
- Dipendenza da .NET: SignalR si basa sulla tecnologia .NET, che potrebbe non essere ideale per gli sviluppatori che non hanno familiarità con la piattaforma o che preferiscono altri linguaggi e framework.
- Prestazioni: Sebbene SignalR fornisca un'API intuitiva e una libreria ricca di funzionalità, potrebbe introdurre un overhead aggiuntivo rispetto all'uso diretto di WebSockets, con potenziali ripercussioni sulle prestazioni e sulla latenza.
Quando scegliere WebSockets piuttosto che SignalR
Sebbene sia WebSockets che SignalR siano tecnologie potenti per consentire la comunicazione in tempo reale nelle applicazioni web, ci sono alcuni scenari in cui una delle due potrebbe essere più adatta dell'altra. In questa sezione, discuteremo quando WebSockets può essere un'opzione migliore rispetto a SignalR.
Controllo di basso livello sulla connessione
I WebSocket offrono un controllo più diretto sulle connessioni rispetto a SignalR. Sebbene SignalR fornisca astrazioni di alto livello per semplificare la comunicazione in tempo reale, potrebbe non offrire la granularità richiesta per alcuni casi d'uso. WebSockets potrebbe essere migliore se si ha bisogno di un controllo di livello inferiore sulle connessioni, tra cui la gestione degli stati di connessione, la gestione degli errori e la personalizzazione del framing dei dati.
Latenza inferiore
Le connessioni WebSocket offrono una latenza inferiore rispetto a SignalR perché forniscono un canale di comunicazione diretto, persistente e bidirezionale tra il client e il server. SignalR, pur offrendo una serie di comodità, può introdurre una leggera latenza aggiuntiva a causa dei meccanismi di trasporto sottostanti che utilizza, come il polling lungo e gli eventi inviati dal server.
Compatibilità con la piattaforma
Sebbene SignalR sia una soluzione eccellente per le applicazioni basate su .NET, le piattaforme su cui SignalR non è disponibile o pienamente supportato, come gli ambienti non Windows, potrebbero non essere adatte. In questi casi, WebSockets può fornire una soluzione più universale che funziona su diverse piattaforme e ambienti.
Evitare dipendenze aggiuntive
La scelta di WebSockets potrebbe essere un'opzione migliore se si vuole ridurre al minimo il numero di dipendenze esterne nel progetto. I WebSocket sono parte integrante dello standard HTML5 e sono supportati in modo nativo dalla maggior parte dei browser moderni e dalle tecnologie lato server. Al contrario, l'uso di SignalR richiederebbe l'integrazione di una libreria esterna nel progetto.
SignalR vs. WebSockets: Valutazione delle prestazioni
Per capire meglio le differenze tra WebSockets e SignalR in termini di prestazioni, dobbiamo considerare diversi fattori.
Latenza
I WebSocket offrono in genere una latenza inferiore rispetto a SignalR. Come già detto, ciò è dovuto alla connessione diretta, bidirezionale e persistente tra client e server che WebSocket fornisce. SignalR, pur offrendo una serie di meccanismi di trasporto, può introdurre una latenza aggiuntiva minore per alcuni scenari.
Velocità di trasmissione dei messaggi
Le connessioni WebSocket sono generalmente in grado di gestire un maggior numero di messaggi al secondo rispetto a SignalR, in quanto comportano un minor overhead per messaggio. Tuttavia, questo vantaggio potrebbe non essere significativo per la maggior parte degli scenari reali, dove una leggera differenza nel throughput dei messaggi non è critica.
Consumo di risorse
Il consumo di risorse è un altro fattore importante da considerare quando si confrontano le prestazioni di WebSocket e SignalR. Le connessioni WebSocket tendono a consumare meno risorse grazie al loro protocollo leggero, mentre SignalR può consumarne di più a causa della sua dipendenza da più trasporti e funzioni. Tuttavia, la differenza effettiva nel consumo di risorse può variare in base all'implementazione specifica e al caso d'uso.
Scalabilità
Sia WebSockets che SignalR supportano la scalabilità per adattarsi a un numero crescente di client, ma la gestiscono in modo diverso. WebSockets richiede l'implementazione del bilanciamento del carico, del ridimensionamento orizzontale e di altre tecniche per garantire una scalabilità adeguata. SignalR, invece, dispone di un supporto integrato per la scalabilità su più server, utilizzando vari metodi come i bus di messaggi e i backplane.
Integrazione di WebSocket e SignalR con AppMaster
AppMaster, una potente piattaforma no-code per la creazione di applicazioni web e mobili, consente una perfetta integrazione con le tecnologie WebSocket e SignalR. In questo modo è possibile integrare nelle proprie applicazioni funzioni di comunicazione in tempo reale senza dover disporre di competenze di programmazione approfondite. Grazie all'interfaccia visiva e drag-and-drop di AppMaster è possibile creare modelli di dati, progettare processi aziendali e implementare API REST e WSS endpoints, che possono essere supportate da WebSocket o SignalR, a seconda delle esigenze.
Inoltre, la piattaforma AppMaster genera il codice sorgente per le applicazioni e le distribuisce nel cloud, assicurando che la soluzione sia scalabile e ottimizzata per le prestazioni. Integrando WebSocket e SignalR con AppMaster, è possibile sviluppare rapidamente applicazioni web e mobili in tempo reale, potenti e scalabili. In questo modo il vostro team può concentrarsi sulla fornitura di valore agli utenti, anziché dedicare tempo a compiti indifferenziati come la scrittura di codice boilerplate e la gestione dell'infrastruttura del server.
"Il software non è una questione di metodologie, linguaggi o sistemi operativi. Si tratta di applicazioni funzionanti", come ha saggiamente affermato Christopher Baus, sviluppatore di software e manager ingegneristico americano. Sia che decidiate di utilizzare WebSockets o SignalR nelle vostre applicazioni, AppMaster offre una soluzione flessibile e no-code che vi permette di progettare, costruire e lanciare applicazioni in tempo reale su scala. Per iniziare, create un account gratuito ed esplorate l'ampia gamma di funzionalità e integrazioni offerte da AppMaster.
