Системы реального времени - это вычислительные системы, предназначенные для реагирования на события и обработки данных по мере их возникновения в режиме реального времени. Они обеспечивают своевременную и точную реакцию на внешние события, эффективно решая задачи в различных областях, включая финансы, логистику, игровой бизнес, здравоохранение и т.д. Системы реального времени играют важнейшую роль в разработке программного обеспечения, обеспечивая бесперебойную связь веб- и мобильных приложений между клиентами и серверами.
Для реализации функций приложений реального времени разработчикам предлагаются различные технологии и протоколы. К таким протоколам относятся WebSockets, SignalR, Server-Sent Events (SSE) и Long Polling, обеспечивающие различные уровни производительности, задержки и простоту реализации. Выбор правильной технологии для обмена данными в реальном времени может существенно повлиять на эффективность и быстроту реакции вашего приложения. В этой статье мы рассмотрим два популярных решения для архитектуры систем реального времени: WebSockets и SignalR. Мы рассмотрим принцип их работы, преимущества, примеры использования и то, как выбрать правильное решение для своего приложения.
Понимание WebSockets
WebSocket - это коммуникационный протокол, обеспечивающий двунаправленную связь между клиентом и сервером в реальном времени через одно постоянное соединение. В отличие от традиционной модели "запрос-ответ", WebSocket поддерживает полнодуплексное соединение с низкой задержкой, обеспечивая непрерывную передачу данных между клиентом и сервером. Протокол WebSocket предназначен для работы через те же порты, что и HTTP и HTTPS (порты 80 и 443 соответственно), что делает его совместимым с существующей веб-инфраструктурой.
Для установления соединения WebSockets использует начальное рукопожатие HTTP, после чего начинается передача данных с помощью кадров WebSocket. После установления соединения данные могут передаваться одновременно в обе стороны, что снижает задержки и делает его идеальным для приложений реального времени, таких как онлайн-чат, уведомления и обновления. К преимуществам использования WebSockets относятся:
- Низкая задержка: WebSockets обеспечивают постоянное соединение, что снижает затраты на создание и закрытие соединений, что приводит к снижению задержек.
- Полнодуплексная связь: Двунаправленный поток данных позволяет серверу и клиенту одновременно отправлять и получать данные, что повышает скорость отклика приложений, работающих в режиме реального времени.
- Совместимость: WebSocket работает через порты HTTP и HTTPS, что делает его совместимым с существующей веб-инфраструктурой.
- Масштабируемость: Приложения на базе WebSocket можно масштабировать с помощью различных технологий, таких как балансировка нагрузки и горизонтальное масштабирование.
Тем не менее, WebSockets имеют потенциальные недостатки и могут подходить не для всех сценариев. К числу недостатков использования WebSockets относятся:
- Сложность: реализация систем на базе WebSocket может быть сложнее, чем использование библиотек более высокого уровня, таких как SignalR, поскольку требует ручного управления установкой соединения, обработкой ошибок и оформлением сообщений.
- Ограниченная поддержка: Хотя большинство современных браузеров поддерживают протокол WebSocket, некоторые старые браузеры и платформы могут его не поддерживать, что ограничивает сферу его применения.
Начало работы с SignalR
SignalR - это библиотека Microsoft с открытым исходным кодом, которая упрощает создание веб-приложений реального времени. Она позволяет разработчикам добавлять двунаправленную связь между клиентом и сервером, предоставляя абстракцию над различными транспортными протоколами, такими как WebSockets, Server-Sent Events и Long Polling. SignalR автоматически выбирает оптимальный способ связи в зависимости от возможностей клиента и сервера, обеспечивая оптимальную производительность и совместимость.
Источник изображения: Microsoft Learn
SignalR предлагает простой в использовании API для создания приложений реального времени, используя возможности асинхронного программирования в .NET. Разработчики могут создавать концентраторы на стороне сервера, которые обрабатывают клиентские соединения, управляют представлениями клиентов и транслируют сообщения подключенным клиентам. Клиентские библиотеки для SignalR доступны для различных платформ, включая JavaScript, .NET и Java. К преимуществам использования SignalR относятся:
- Простота: SignalR предоставляет высокоуровневые абстракции и API, что упрощает создание приложений реального времени по сравнению с прямым использованием WebSockets.
- Автоматический выбор протокола: SignalR автоматически выбирает оптимальный протокол связи в зависимости от возможностей клиента и сервера, обеспечивая бесперебойную работу пользователей независимо от базовой технологии.
- Широкая поддержка платформ: SignalR включает клиентские библиотеки для различных платформ, включая JavaScript, .NET и Java, что делает его очень универсальным и подходящим для различных приложений.
- Масштабирование: SignalR рассчитан на поддержку масштабирования на несколько серверов и предоставляет встроенные механизмы для этого, например, использование Redis, Azure Service Bus или пользовательских объединительных панелей.
Тем не менее SignalR имеет ряд потенциальных недостатков, которые следует учитывать разработчикам:
- Зависимость от .NET: SignalR опирается на технологию .NET, что может быть нежелательно для разработчиков, незнакомых с этой платформой или предпочитающих другие языки и фреймворки.
- Производительность: Несмотря на то что SignalR предоставляет интуитивно понятный API и многофункциональную библиотеку, он может создавать дополнительные накладные расходы по сравнению с прямым использованием WebSockets, что может сказаться на производительности и задержках.
Когда следует выбирать WebSockets вместо SignalR
Хотя и WebSockets, и SignalR являются мощными технологиями для обеспечения взаимодействия в реальном времени в веб-приложениях, существуют определенные сценарии, в которых один из них может быть более подходящим, чем другой. В этом разделе мы обсудим, в каких случаях WebSockets может оказаться лучшим вариантом по сравнению с SignalR.
Низкоуровневый контроль над соединением
WebSockets обеспечивает более непосредственный контроль над соединениями по сравнению с SignalR. Хотя SignalR предоставляет высокоуровневые абстракции для упрощения взаимодействия в реальном времени, для некоторых случаев он может не обеспечивать требуемой детализации. WebSockets лучше использовать, если вам необходим контроль над соединениями на более низком уровне, включая управление состояниями соединений, обработку ошибок и настройку структуры данных.
Меньшая задержка
Соединения WebSocket обеспечивают меньшую задержку, чем SignalR, поскольку они предоставляют прямой, постоянный и двунаправленный канал связи между клиентом и сервером. SignalR, несмотря на свои удобства, может вносить небольшую дополнительную задержку из-за используемых транспортных механизмов, таких как длительный опрос и посылаемые сервером события.
Совместимость платформ
Хотя SignalR является отличным решением для приложений на базе .NET, платформы, на которых SignalR недоступен или не полностью поддерживается, например, среды, отличные от Windows, могут оказаться непригодными. В этих случаях WebSockets может стать более универсальным решением, работающим на различных платформах и в различных средах.
Избежание дополнительных зависимостей
Выбор WebSockets может оказаться лучшим вариантом, если вы хотите минимизировать количество внешних зависимостей в своем проекте. WebSockets являются неотъемлемой частью стандарта HTML5 и поддерживаются большинством современных браузеров и технологий серверной части. В отличие от этого, использование SignalR потребует интеграции в проект внешней библиотеки.
SignalR в сравнении с WebSockets: Оценка производительности
Чтобы лучше понять различия между WebSockets и SignalR с точки зрения производительности, необходимо рассмотреть несколько факторов.
Латентность
WebSockets, как правило, обеспечивают меньшую задержку по сравнению с SignalR. Как уже говорилось, это связано с тем, что WebSocket обеспечивает прямое, двунаправленное и постоянное соединение между клиентом и сервером. SignalR, хотя и предлагает ряд транспортных механизмов, в некоторых сценариях может вносить незначительную дополнительную задержку.
Пропускная способность сообщений
Соединения WebSocket, как правило, могут обрабатывать больше сообщений в секунду по сравнению с SignalR, поскольку они несут меньше накладных расходов на каждое сообщение. Однако это преимущество может быть несущественным для большинства реальных сценариев, где небольшая разница в пропускной способности не является критичной.
Потребление ресурсов
Потребление ресурсов - еще один важный фактор, который необходимо учитывать при сравнении производительности WebSockets и SignalR. Соединения WebSocket, как правило, потребляют меньше ресурсов из-за легкости протокола, в то время как SignalR может потреблять больше ресурсов из-за зависимости от нескольких транспортов и функций. Тем не менее, фактическая разница в потреблении ресурсов может зависеть от конкретной реализации и случая использования.
Масштабируемость
И WebSockets, и SignalR поддерживают масштабирование с учетом растущего числа клиентов, но делают это по-разному. В WebSockets для обеспечения масштабируемости необходимо реализовать балансировку нагрузки, горизонтальное масштабирование и другие методы. SignalR, напротив, обладает встроенной поддержкой масштабирования на несколько серверов с помощью различных методов, таких как шины сообщений и объединительные шины.
Интеграция WebSocket и SignalR с AppMaster
AppMaster, мощная no-code платформа для создания веб- и мобильных приложений, обеспечивает бесшовную интеграцию с технологиями WebSocket и SignalR. Это позволяет встраивать в приложения функции связи в реальном времени, не требуя специальных знаний в области программирования. Визуальный интерфейс AppMaster позволяет создавать модели данных, проектировать бизнес-процессы, реализовывать REST API и WSS endpoints, которые могут быть подкреплены WebSocket или SignalR в зависимости от ваших требований.
Кроме того, платформа AppMaster генерирует исходный код приложений и размещает их в облаке, обеспечивая масштабируемость и оптимизацию производительности решения. Интеграция WebSocket и SignalR с платформой AppMaster позволяет быстро разрабатывать мощные и масштабируемые веб- и мобильные приложения реального времени. Это позволит вашей команде сосредоточиться на предоставлении пользователям ценной информации, а не тратить время на неинтересные задачи, такие как написание шаблонного кода и управление серверной инфраструктурой.
"Программное обеспечение - это не методология, не язык и даже не операционная система. Речь идет о работающих приложениях", - как мудро сказал Кристофер Баус, американский разработчик программного обеспечения и инженерный менеджер. Независимо от того, что вы решите использовать в своих приложениях - WebSockets или SignalR, - AppMaster предоставляет гибкое решение no-code, позволяющее проектировать, создавать и запускать приложения реального времени. Чтобы начать работу, создайте бесплатную учетную запись и изучите широкий спектр возможностей и интеграций, которые предлагает AppMaster.
