Os sistemas em tempo real são sistemas de computação concebidos para responder a eventos e processar dados à medida que estes ocorrem em tempo real. Garantem respostas atempadas e precisas a eventos externos, tratando eficazmente tarefas em vários domínios, incluindo finanças, logística, jogos, cuidados de saúde e muito mais. Os sistemas em tempo real são cruciais no desenvolvimento de software moderno, permitindo uma comunicação perfeita entre clientes e servidores de aplicações Web e móveis.
Estão disponíveis várias tecnologias e protocolos para os programadores implementarem funcionalidades de aplicações em tempo real. Alguns desses protocolos incluem WebSockets, SignalR, Server-Sent Events (SSE) e Long Polling, que oferecem diferentes níveis de desempenho, latência e facilidade de implementação. A escolha da tecnologia certa para a comunicação em tempo real pode ter um impacto significativo na eficiência e na capacidade de resposta da sua aplicação. Neste artigo, exploraremos duas soluções populares para a arquitetura de sistemas em tempo real: WebSockets e SignalR. Iremos analisar como funcionam, as suas vantagens, casos de utilização e como pode escolher a solução certa para a sua aplicação.
Entendendo o WebSockets
O WebSocket é um protocolo de comunicação que permite a comunicação bidirecional e em tempo real entre um cliente e um servidor por meio de uma conexão única e persistente. Ao contrário do modelo tradicional de solicitação-resposta, o WebSocket mantém uma conexão full-duplex de baixa latência que permite a transferência contínua de dados entre o cliente e o servidor. O protocolo WebSocket foi concebido para funcionar nas mesmas portas que o HTTP e o HTTPS (portas 80 e 443, respetivamente), tornando-o compatível com a infraestrutura Web existente.
Os WebSockets utilizam um aperto de mão HTTP inicial para estabelecer a ligação, seguido da transmissão de dados utilizando frames WebSocket. Uma vez estabelecida a ligação, os dados podem fluir em ambos os sentidos em simultâneo, reduzindo a latência e tornando-a ideal para aplicações em tempo real, como conversação em linha, notificações e actualizações em direto. Alguns benefícios do uso de WebSockets incluem:
- Baixa latência: Os WebSockets fornecem uma conexão persistente, o que reduz a sobrecarga de criação e fechamento de conexões, levando a uma menor latência.
- Comunicação full-duplex: O fluxo de dados bidirecional permite que tanto o servidor como o cliente enviem e recebam dados em simultâneo, melhorando a capacidade de resposta das aplicações em tempo real.
- Compatibilidade: O WebSocket funciona através de portas HTTP e HTTPS, tornando-o compatível com a infraestrutura Web existente.
- Escalabilidade: As aplicações baseadas em WebSockets podem ser escalonadas usando várias técnicas, como balanceamento de carga e escalonamento horizontal.
Ainda assim, os WebSockets têm potenciais desvantagens e podem não ser adequados para todos os cenários. Algumas desvantagens do uso de WebSockets incluem:
- Complexidade: a implementação de sistemas baseados em WebSockets pode ser mais difícil do que o uso de bibliotecas de nível superior, como o SignalR, pois requer gerenciamento manual da configuração da conexão, tratamento de erros e enquadramento de mensagens.
- Suporte limitado: Embora a maioria dos navegadores modernos suporte o protocolo WebSocket, alguns navegadores e plataformas mais antigos podem não suportá-lo, limitando seu alcance.
Primeiros passos com o SignalR
O SignalR é uma biblioteca de código aberto da Microsoft que simplifica a criação de aplicações Web em tempo real. Ela permite que os desenvolvedores adicionem comunicação bidirecional entre cliente e servidor, fornecendo uma abstração sobre vários protocolos de transporte como WebSockets, Eventos enviados pelo servidor e Polling longo. O SignalR selecciona automaticamente o melhor método de comunicação com base nas capacidades do cliente e do servidor, garantindo um desempenho e uma compatibilidade óptimos.
Fonte da imagem: Microsoft Learn
O SignalR oferece uma API fácil de usar para criar aplicativos em tempo real, aproveitando o poder da programação assíncrona no .NET. Os desenvolvedores podem criar hubs do lado do servidor que lidam com conexões de clientes, gerenciam representações de clientes e transmitem mensagens para clientes conectados. As bibliotecas do lado do cliente para SignalR estão disponíveis para várias plataformas, incluindo JavaScript, .NET e Java. Algumas vantagens de usar o SignalR incluem:
- Simplicidade: O SignalR fornece abstrações e APIs de alto nível, facilitando a criação de aplicativos em tempo real do que o uso direto de WebSockets.
- Seleção automática de protocolo: O SignalR seleciona automaticamente o melhor protocolo de comunicação com base nos recursos do cliente e do servidor, garantindo uma experiência de usuário tranquila, independentemente da tecnologia subjacente.
- Amplo suporte à plataforma: O SignalR inclui bibliotecas do lado do cliente para várias plataformas, incluindo JavaScript, .NET e Java, tornando-o altamente versátil e adequado para várias aplicações.
- Escalonamento: O SignalR foi projetado para suportar o escalonamento em vários servidores e fornece mecanismos integrados para lidar com isso, como o uso de Redis, Azure Service Bus ou backplanes personalizados.
No entanto, o SignalR tem algumas desvantagens potenciais que os desenvolvedores devem considerar:
- Dependência de .NET: O SignalR depende da tecnologia .NET, o que pode não ser ideal para desenvolvedores não familiarizados com a plataforma ou que preferem outras linguagens e estruturas.
- Desempenho: Embora o SignalR forneça uma API intuitiva e uma biblioteca rica em recursos, ele pode introduzir alguma sobrecarga adicional em comparação com o uso direto de WebSockets, afetando potencialmente o desempenho e a latência.
Quando escolher WebSockets em vez de SignalR
Embora tanto os WebSockets quanto o SignalR sejam tecnologias poderosas para permitir a comunicação em tempo real em aplicações Web, há certos cenários em que uma pode ser mais adequada do que a outra. Nesta secção, discutiremos quando os WebSockets podem ser uma opção melhor em comparação com o SignalR.
Controlo de baixo nível sobre a ligação
Os WebSockets oferecem um controlo mais direto sobre as ligações em comparação com o SignalR. Embora o SignalR forneça abstrações de alto nível para simplificar a comunicação em tempo real, ele pode não oferecer a granularidade necessária para alguns casos de uso. Os WebSockets podem ser melhores se precisar de controlo de nível inferior sobre as suas ligações, incluindo a gestão de estados de ligação, o tratamento de erros e a personalização do enquadramento de dados.
Menor latência
As conexões WebSocket oferecem menor latência do que o SignalR porque fornecem um canal de comunicação direto, persistente e bidirecional entre o cliente e o servidor. O SignalR, embora ofereça seu próprio conjunto de conveniências, pode introduzir uma ligeira latência adicional devido aos mecanismos de transporte subjacentes que ele usa, como polling longo e eventos enviados pelo servidor.
Compatibilidade de plataforma
Embora o SignalR seja uma excelente solução para aplicativos baseados em .NET, o direcionamento para plataformas onde o SignalR não está disponível ou é totalmente suportado, como ambientes não-Windows, pode não ser adequado. Nesses casos, os WebSockets podem fornecer uma solução mais universal que funciona em várias plataformas e ambientes.
Evitar dependências adicionais
Escolher WebSockets pode ser uma opção melhor se você quiser minimizar o número de dependências externas no seu projeto. Os WebSockets são parte integrante do padrão HTML5 e são nativamente suportados pela maioria dos navegadores modernos e tecnologias do lado do servidor. Por outro lado, o uso do SignalR exigiria a integração de uma biblioteca externa ao seu projeto.
SignalR vs. WebSockets: Avaliação de desempenho
Para entender melhor as diferenças entre WebSockets e SignalR em termos de desempenho, devemos considerar vários fatores.
Latência
Os WebSockets normalmente fornecem uma latência menor em comparação com o SignalR. Como mencionado anteriormente, isso se deve à conexão direta, bidirecional e persistente entre o cliente e o servidor que o WebSocket fornece. O SignalR, embora ofereça uma gama de mecanismos de transporte, pode introduzir uma pequena latência adicional em determinados cenários.
Taxa de transferência de mensagens
As conexões WebSocket geralmente podem lidar com mais mensagens por segundo em comparação com o SignalR, pois incorrem em menos sobrecarga por mensagem. Mas essa vantagem pode não ser significativa para a maioria dos cenários do mundo real, onde uma pequena diferença na taxa de transferência de mensagens não é crítica.
Consumo de recursos
O consumo de recursos é outro fator importante a ser considerado ao comparar o desempenho de WebSockets e SignalR. As conexões WebSockets tendem a consumir menos recursos devido ao seu protocolo leve, enquanto o SignalR pode consumir mais recursos devido à sua dependência de vários transportes e recursos. Ainda assim, a diferença real no consumo de recursos pode variar de acordo com a implementação específica e o caso de uso.
Escalabilidade
Tanto o WebSockets quanto o SignalR suportam escalonamento para acomodar um número crescente de clientes, mas lidam com isso de forma diferente. Os WebSockets exigem a implementação de balanceamento de carga, escalonamento horizontal e outras técnicas para garantir a escalabilidade adequada. O SignalR, por outro lado, apresenta suporte integrado para escalonamento em vários servidores usando vários métodos, como barramentos de mensagens e backplanes.
Integração do WebSocket e do SignalR com AppMaster
O AppMaster, uma poderosa plataforma sem código para criar aplicativos móveis e da Web, permite a integração perfeita com as tecnologias WebSocket e SignalR. Isto permite-lhe criar funcionalidades de comunicação em tempo real nas suas aplicações sem a necessidade de grandes conhecimentos de programação. Com a interface visual de arrastar e largar do AppMaster, pode criar modelos de dados, conceber processos empresariais e implementar a API REST e o WSS endpoints, que podem ser apoiados por WebSocket ou SignalR, dependendo dos seus requisitos.
Além disso, a plataforma AppMaster gera código-fonte para as aplicações e implementa-as na nuvem, garantindo que a sua solução é escalável e optimizada em termos de desempenho. Ao integrar o WebSocket e o SignalR com AppMaster, pode desenvolver rapidamente aplicações Web e móveis em tempo real que são potentes e escaláveis. Isto permite que a sua equipa se concentre em fornecer valor aos seus utilizadores, em vez de gastar tempo em tarefas indiferenciadas, como escrever código padrão e gerir a infraestrutura do servidor.
"O software não tem a ver com metodologias, linguagens ou mesmo sistemas operativos. Trata-se de aplicações funcionais", como sabiamente afirmou Christopher Baus, um programador de software e gestor de engenharia americano. Quer decida utilizar WebSockets ou SignalR nas suas aplicações, AppMaster fornece uma solução flexível, no-code, que lhe permite conceber, criar e lançar aplicações em tempo real em escala. Para começar, crie uma conta gratuita e explore a vasta gama de funcionalidades e integrações que o AppMaster oferece.
