Real-time systemen zijn computersystemen die zijn ontworpen om te reageren op gebeurtenissen en gegevens te verwerken terwijl deze zich in real-time voordoen. Ze zorgen voor tijdige en nauwkeurige reacties op externe gebeurtenissen, waardoor taken in verschillende domeinen, zoals financiën, logistiek, gaming, gezondheidszorg en nog veel meer, efficiënt worden afgehandeld. Real-time systemen zijn cruciaal in moderne softwareontwikkeling, omdat ze naadloze communicatie tussen clients en servers van web- en mobiele toepassingen mogelijk maken.
Er zijn verschillende technologieën en protocollen beschikbaar voor ontwikkelaars om functies van realtime toepassingen te implementeren. Enkele van deze protocollen zijn WebSockets, SignalR, Server-Sent Events (SSE) en Long Polling die verschillende prestatieniveaus, latentie en implementatiegemak bieden. Het kiezen van de juiste technologie voor real-time communicatie kan de efficiëntie en reactiesnelheid van je applicatie aanzienlijk beïnvloeden. In dit artikel verkennen we twee populaire oplossingen voor real-time systeemarchitectuur: WebSockets en SignalR. We gaan in op hoe ze werken, hun voordelen, use cases en hoe je de juiste oplossing voor jouw applicatie kunt kiezen.
WebSockets begrijpen
WebSocket is een communicatieprotocol dat echte real-time tweerichtingscommunicatie tussen een client en server mogelijk maakt via een enkele, permanente verbinding. In tegenstelling tot het traditionele request-response model, onderhoudt WebSocket een full-duplex verbinding met lage latentie die een continue gegevensoverdracht tussen client en server mogelijk maakt. Het WebSocket protocol is ontworpen om over dezelfde poorten te werken als HTTP en HTTPS (respectievelijk poort 80 en 443), waardoor het compatibel is met bestaande webinfrastructuur.
WebSockets gebruiken een initiële HTTP handshake om de verbinding tot stand te brengen, gevolgd door gegevensoverdracht met behulp van WebSocket frames. Zodra de verbinding tot stand is gebracht, kunnen gegevens gelijktijdig in beide richtingen stromen, waardoor de latentie afneemt en het ideaal is voor realtime toepassingen zoals online chat, meldingen en live updates. Enkele voordelen van het gebruik van WebSockets
- Lage latentie: WebSockets bieden een persistente verbinding, die de overhead van het maken en sluiten van verbindingen vermindert, wat leidt tot een lagere latentie.
- Full-duplex communicatie: Door de bidirectionele gegevensstroom kunnen zowel de server als de client tegelijkertijd gegevens verzenden en ontvangen, wat de reactiesnelheid van realtime toepassingen verbetert.
- Compatibiliteit: WebSocket werkt via HTTP- en HTTPS-poorten, waardoor het compatibel is met bestaande webinfrastructuur.
- Schaalbaarheid: WebSocket-gebaseerde applicaties kunnen geschaald worden met verschillende technieken, zoals load balancing en horizontaal schalen.
Toch hebben WebSockets potentiële nadelen en zijn ze mogelijk niet geschikt voor alle scenario's. Enkele nadelen van het gebruik van WebSockets zijn:
- Complexiteit: Het implementeren van WebSocket-gebaseerde systemen kan moeilijker zijn dan het gebruik van bibliotheken op een hoger niveau zoals SignalR, omdat het handmatig beheer vereist van het opzetten van verbindingen, foutafhandeling en framing van berichten.
- Beperkte ondersteuning: Hoewel de meeste moderne browsers het WebSocket protocol ondersteunen, kan het zijn dat sommige oudere browsers en platformen het niet ondersteunen, waardoor het bereik beperkt is.
Aan de slag met SignalR
SignalR is een open-source Microsoft-bibliotheek die het bouwen van real-time webapplicaties vereenvoudigt. Het stelt ontwikkelaars in staat om tweerichtingscommunicatie tussen client en server toe te voegen en biedt een abstractie van verschillende transportprotocollen zoals WebSockets, Server-Sent Events en Long Polling. SignalR selecteert automatisch de beste communicatiemethode op basis van de mogelijkheden van de client en de server, waardoor optimale prestaties en compatibiliteit worden gegarandeerd.
Afbeeldingsbron: Microsoft Learn
SignalR biedt een gebruiksvriendelijke API om realtime toepassingen te bouwen, gebruikmakend van de kracht van asynchroon programmeren in .NET. Ontwikkelaars kunnen server-side hubs maken die clientverbindingen afhandelen, representaties van clients beheren en berichten uitzenden naar aangesloten clients. Client-side bibliotheken voor SignalR zijn beschikbaar voor verschillende platformen, waaronder JavaScript, .NET en Java. Enkele voordelen van het gebruik van SignalR
- Eenvoud: SignalR biedt abstracties en API's op hoog niveau, waardoor het eenvoudiger is om real-time toepassingen te bouwen dan door WebSockets rechtstreeks te gebruiken.
- Automatische protocolselectie: SignalR selecteert automatisch het beste communicatieprotocol op basis van de mogelijkheden van de client en de server, waardoor een soepele gebruikerservaring wordt gegarandeerd, ongeacht de onderliggende technologie.
- Brede platformondersteuning: SignalR bevat client-side bibliotheken voor verschillende platforms, waaronder JavaScript, .NET en Java, waardoor het zeer veelzijdig is en geschikt voor verschillende toepassingen.
- Schaalbaarheid: SignalR is ontworpen om uit te schalen over meerdere servers te ondersteunen en biedt ingebouwde mechanismen om hiermee om te gaan, zoals het gebruik van Redis, Azure Service Bus of aangepaste backplanes.
Niettemin heeft SignalR een aantal potentiële nadelen die ontwikkelaars in overweging moeten nemen:
- Afhankelijkheid van .NET: SignalR is afhankelijk van .NET-technologie, wat misschien niet ideaal is voor ontwikkelaars die niet bekend zijn met het platform of de voorkeur geven aan andere talen en frameworks.
- Prestaties: Hoewel SignalR een intuïtieve API en functierijke bibliotheek biedt, kan het wat extra overhead introduceren in vergelijking met het rechtstreeks gebruik van WebSockets, wat mogelijk de prestaties en latentie beïnvloedt.
Wanneer WebSockets boven SignalR kiezen
Hoewel zowel WebSockets als SignalR krachtige technologieën zijn om real-time communicatie in webapplicaties mogelijk te maken, zijn er bepaalde scenario's waarin de ene geschikter is dan de andere. In deze sectie bespreken we wanneer WebSockets een betere optie kan zijn in vergelijking met SignalR.
Controle op laag niveau over de verbinding
WebSockets bieden meer directe controle over verbindingen in vergelijking met SignalR. Hoewel SignalR abstracties op hoog niveau biedt om real-time communicatie te vereenvoudigen, biedt het misschien niet de vereiste granulariteit voor sommige use cases. WebSockets zijn misschien beter als je controle op een lager niveau nodig hebt over je verbindingen, inclusief het beheren van verbindingsstatussen, het afhandelen van fouten en het aanpassen van dataframing.
Lagere latentie
WebSocket verbindingen bieden een lagere latentie dan SignalR omdat ze een direct, persistent en tweerichtings communicatiekanaal bieden tussen de client en de server. SignalR biedt weliswaar zijn eigen reeks gemakken, maar kan een lichte extra latentie introduceren vanwege de onderliggende transportmechanismen die het gebruikt, zoals lange polling en server-verzonden events.
Platform compatibiliteit
Hoewel SignalR een uitstekende oplossing is voor .NET-gebaseerde toepassingen, kan het zijn dat platforms waar SignalR niet beschikbaar of volledig ondersteund is, zoals niet-Windows omgevingen, niet geschikt zijn. In deze gevallen kan WebSockets een meer universele oplossing bieden die werkt op verschillende platformen en omgevingen.
Extra afhankelijkheden vermijden
Kiezen voor WebSockets kan een betere optie zijn als je het aantal externe afhankelijkheden in je project wilt minimaliseren. WebSockets zijn een integraal onderdeel van de HTML5-standaard en worden standaard ondersteund door de meeste moderne browsers en server-side technologieën. SignalR daarentegen vereist de integratie van een externe bibliotheek in je project.
SignalR vs. WebSockets: Prestatie-evaluatie
Om de verschillen tussen WebSockets en SignalR op het gebied van prestaties beter te begrijpen, moeten we verschillende factoren in overweging nemen.
Latency
WebSockets bieden meestal een lagere latentie in vergelijking met SignalR. Zoals eerder vermeld, is dit te wijten aan de directe, bidirectionele en persistente verbinding tussen de client en server die WebSocket biedt. SignalR biedt weliswaar een reeks transportmechanismen, maar kan voor bepaalde scenario's een kleine extra latentie introduceren.
Doorvoer van berichten
WebSocket verbindingen kunnen over het algemeen meer berichten per seconde verwerken in vergelijking met SignalR, omdat ze minder overhead per bericht hebben. Maar dit voordeel is misschien niet significant voor de meeste echte scenario's, waar een klein verschil in berichtdoorvoer niet kritisch is.
Verbruik van bronnen
Het gebruik van bronnen is een andere belangrijke factor bij het vergelijken van de prestaties van WebSockets en SignalR. WebSocket verbindingen hebben de neiging om minder middelen te verbruiken vanwege hun lichtgewicht protocol, terwijl SignalR meer middelen kan verbruiken vanwege de afhankelijkheid van meerdere transporten en functies. Toch kan het werkelijke verschil in resourceverbruik variëren op basis van de specifieke implementatie en use case.
Schaalbaarheid
Zowel WebSockets als SignalR ondersteunen schaalbaarheid om een groeiend aantal clients aan te kunnen, maar ze gaan hier verschillend mee om. WebSockets vereisen dat je load balancing, horizontaal schalen en andere technieken implementeert om een goede schaalbaarheid te garanderen. SignalR, aan de andere kant, heeft ingebouwde ondersteuning voor het schalen over meerdere servers met behulp van verschillende methoden zoals message buses en backplanes.
WebSocket en SignalR integreren met AppMaster
AppMaster, een krachtig no-code platform voor het maken van web- en mobiele applicaties, maakt naadloze integratie mogelijk met zowel WebSocket- als SignalR-technologieën. Hierdoor kun je realtime communicatiefuncties in je applicaties inbouwen zonder dat je uitgebreide programmeerkennis nodig hebt. Met de visuele drag-and-drop interface van AppMaster kunt u datamodellen maken, bedrijfsprocessen ontwerpen en REST API en WSS endpoints implementeren, die kunnen worden ondersteund door WebSocket of SignalR, afhankelijk van uw vereisten.
Bovendien genereert AppMaster's platform de broncode voor de applicaties en zet deze in de cloud, zodat uw oplossing schaalbaar is en geoptimaliseerd voor prestaties. Door WebSocket en SignalR te integreren met AppMaster kunt u snel real-time web- en mobiele toepassingen ontwikkelen die zowel krachtig als schaalbaar zijn. Hierdoor kan uw team zich richten op het leveren van waarde aan uw gebruikers, in plaats van tijd te besteden aan ongedifferentieerde taken zoals het schrijven van boilerplate code en het beheren van serverinfrastructuur.
"Software gaat niet over methodologieën, talen of zelfs besturingssystemen. Het gaat om werkende applicaties", zoals Christopher Baus, een Amerikaanse softwareontwikkelaar en engineering manager, wijselijk zei. Of je nu besluit om WebSockets of SignalR te gebruiken in je applicaties, AppMaster biedt een flexibele, no-code oplossing waarmee je real-time applicaties op schaal kunt ontwerpen, bouwen en lanceren. Maak om te beginnen een gratis account aan en verken het brede scala aan functies en integraties dat AppMaster biedt.
