สถาปัตยกรรมระบบตามเวลาจริง: WebSockets และ SignalR

ระบบเรียลไทม์คือระบบคอมพิวเตอร์ที่ออกแบบมาเพื่อตอบสนองต่อเหตุการณ์และประมวลผลข้อมูลที่เกิดขึ้นตามเวลาจริง พวกเขารับประกันการตอบสนองต่อเหตุการณ์ภายนอกอย่างทันท่วงทีและแม่นยำ จัดการงานในโดเมนต่างๆ อย่างมีประสิทธิภาพ รวมถึงการเงิน โลจิสติกส์ เกม การดูแลสุขภาพ และอื่นๆ ระบบเรียลไทม์มีความสำคัญอย่างยิ่งใน การพัฒนาซอฟต์แวร์ สมัยใหม่ ทำให้สามารถสื่อสารบนเว็บและแอปพลิเคชันบนมือถือได้อย่างราบรื่นระหว่างไคลเอ็นต์และเซิร์ฟเวอร์

มีเทคโนโลยีและโปรโตคอลที่หลากหลายสำหรับนักพัฒนาเพื่อใช้คุณสมบัติแอปพลิเคชันตามเวลาจริง บางส่วนของโปรโตคอลเหล่านี้รวมถึง WebSockets , SignalR, Server-Sent Events (SSE) และ Long Polling ที่ให้ระดับประสิทธิภาพ เวลาแฝง และความง่ายในการใช้งานที่แตกต่างกัน การเลือกเทคโนโลยีที่เหมาะสมสำหรับการสื่อสารแบบเรียลไทม์อาจส่งผลต่อประสิทธิภาพและการตอบสนองของแอปพลิเคชันของคุณได้อย่างมาก ในบทความนี้ เราจะสำรวจโซลูชันยอดนิยม 2 รายการสำหรับสถาปัตยกรรมระบบแบบเรียลไทม์ ได้แก่ WebSockets และ SignalR เราจะเจาะลึกถึงวิธีการทำงาน ข้อดี กรณีการใช้งาน และวิธีที่คุณสามารถเลือกโซลูชันที่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันของคุณ

ทำความเข้าใจเกี่ยวกับ WebSockets

WebSocket เป็นโปรโตคอลการสื่อสารที่ช่วยให้สามารถสื่อสารแบบสองทิศทางแบบเรียลไทม์ระหว่างไคลเอนต์และเซิร์ฟเวอร์ผ่านการเชื่อมต่อแบบถาวรเพียงครั้งเดียว WebSocket รักษาการเชื่อมต่อฟูลดูเพล็กซ์ที่มีความหน่วงแฝงต่ำ ซึ่งช่วยให้สามารถถ่ายโอนข้อมูลระหว่างไคลเอ็นต์และเซิร์ฟเวอร์ได้อย่างต่อเนื่อง โปรโตคอล WebSocket ได้รับการออกแบบให้ทำงานบนพอร์ตเดียวกันกับ HTTP และ HTTPS (พอร์ต 80 และ 443 ตามลำดับ) ทำให้เข้ากันได้กับโครงสร้างพื้นฐานของเว็บที่มีอยู่

WebSockets ใช้ HTTP handshake เริ่มต้นเพื่อสร้างการเชื่อมต่อ ตามด้วยการรับส่งข้อมูลโดยใช้เฟรม WebSocket เมื่อสร้างการเชื่อมต่อแล้ว ข้อมูลสามารถไหลได้ทั้งสองทางพร้อมกัน ลดเวลาแฝงและทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานแบบเรียลไทม์ เช่น แชทออนไลน์ การแจ้งเตือน และการอัปเดตสด ประโยชน์บางประการของการใช้ WebSockets ได้แก่:

• เวลาแฝงต่ำ: WebSockets ให้การเชื่อมต่อแบบถาวร ซึ่งช่วยลดค่าใช้จ่ายในการสร้างและปิดการเชื่อมต่อ ทำให้เวลาแฝงลดลง
• การสื่อสารแบบฟูลดูเพล็กซ์: การไหลของข้อมูลแบบสองทิศทางช่วยให้ทั้งเซิร์ฟเวอร์และไคลเอ็นต์สามารถส่งและรับข้อมูลได้พร้อมกัน ปรับปรุงการตอบสนองของแอปพลิเคชันแบบเรียลไทม์
• ความเข้ากันได้: WebSocket ทำงานผ่านพอร์ต HTTP และ HTTPS ทำให้เข้ากันได้กับโครงสร้างพื้นฐานของเว็บที่มีอยู่
• ความสามารถในการปรับขนาด: แอปพลิเคชันบน WebSocket สามารถปรับขนาดได้โดยใช้เทคนิคต่างๆ เช่น การจัดสรรภาระงานและการปรับขนาดแนวนอน

ถึงกระนั้น WebSockets ก็มีข้อเสียและอาจไม่เหมาะกับทุกสถานการณ์ ข้อเสียบางประการของการใช้ WebSockets ได้แก่:

• ความซับซ้อน: การนำระบบที่ใช้ WebSocket ไปใช้อาจทำได้ยากกว่าการใช้ไลบรารีระดับสูงกว่าเช่น SignalR เนื่องจากต้องมีการจัดการด้วยตนเองสำหรับการตั้งค่าการเชื่อมต่อ การจัดการข้อผิดพลาด และการกำหนดกรอบข้อความ
• การสนับสนุนที่จำกัด: แม้ว่าเบราว์เซอร์สมัยใหม่ส่วนใหญ่จะรองรับโปรโตคอล WebSocket แต่เบราว์เซอร์และแพลตฟอร์มรุ่นเก่าบางรุ่นอาจไม่รองรับ ซึ่งจำกัดการเข้าถึง

เริ่มต้นใช้งาน SignalR

SignalR เป็นไลบรารี Microsoft แบบโอเพ่นซอร์สที่ทำให้การสร้างเว็บแอปพลิเคชันตามเวลาจริงง่ายขึ้น ซึ่งช่วยให้นักพัฒนาสามารถเพิ่มการสื่อสารแบบสองทิศทางระหว่างไคลเอนต์และเซิร์ฟเวอร์ ทำให้เกิดนามธรรมเหนือโปรโตคอลการขนส่งต่างๆ เช่น WebSockets เหตุการณ์ที่เซิร์ฟเวอร์ส่ง และการสำรวจแบบยาว SignalR จะเลือกวิธีการสื่อสารที่ดีที่สุดโดยอัตโนมัติตามความสามารถของไคลเอนต์และเซิร์ฟเวอร์ เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพและความเข้ากันได้ที่เหมาะสมที่สุด

แหล่งที่มาของรูปภาพ: Microsoft Learn

SignalR นำเสนอ API ที่ใช้งานง่ายเพื่อสร้างแอปพลิเคชันแบบเรียลไทม์ โดยใช้ประโยชน์จากพลังของการเขียนโปรแกรมแบบอะซิงโครนัสใน .NET นักพัฒนาสามารถสร้างฮับฝั่งเซิร์ฟเวอร์ที่จัดการการเชื่อมต่อไคลเอ็นต์ จัดการการแสดงไคลเอ็นต์ และเผยแพร่ข้อความไปยังไคลเอ็นต์ที่เชื่อมต่อ ไลบรารีฝั่งไคลเอ็นต์สำหรับ SignalR พร้อมใช้งานสำหรับแพลตฟอร์มต่างๆ รวมถึง JavaScript, .NET และ Java ข้อดีบางประการของการใช้ SignalR ได้แก่:

• ความเรียบง่าย: SignalR ให้นามธรรมและ API ระดับสูง ทำให้สร้างแอปพลิเคชันแบบเรียลไทม์ได้ง่ายกว่าการใช้ WebSockets โดยตรง
• การเลือกโปรโตคอลอัตโนมัติ: SignalR จะเลือกโปรโตคอลการสื่อสารที่ดีที่สุดโดยอัตโนมัติตามความสามารถของไคลเอนต์และเซิร์ฟเวอร์ เพื่อให้มั่นใจว่าผู้ใช้จะได้รับประสบการณ์ที่ราบรื่นโดยไม่คำนึงถึงเทคโนโลยีพื้นฐาน
• การสนับสนุนแพลตฟอร์มที่หลากหลาย: SignalR มีไลบรารีฝั่งไคลเอ็นต์สำหรับแพลตฟอร์มต่างๆ รวมถึง JavaScript, .NET และ Java ทำให้มีความหลากหลายสูงและเหมาะสำหรับแอปพลิเคชันต่างๆ
• การปรับสเกล: SignalR ได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับการขยายสเกลในเซิร์ฟเวอร์หลายเครื่องและจัดเตรียมกลไกในตัวเพื่อจัดการกับมัน เช่น การใช้ Redis, Azure Service Bus หรือแบ็คเพลนแบบกำหนดเอง

อย่างไรก็ตาม SignalR มีข้อเสียบางประการที่นักพัฒนาควรพิจารณา:

• การพึ่งพา .NET: SignalR อาศัยเทคโนโลยี .NET ซึ่งอาจไม่เหมาะสำหรับนักพัฒนาที่ไม่คุ้นเคยกับแพลตฟอร์มหรือชอบภาษาและเฟรมเวิร์กอื่น
• ประสิทธิภาพ: แม้ว่า SignalR จะมอบ API ที่ใช้งานง่ายและไลบรารี่ที่มีคุณลักษณะมากมาย แต่ก็อาจเพิ่มโอเวอร์เฮดเพิ่มเติมเมื่อเทียบกับการใช้ WebSockets โดยตรง ซึ่งอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพและเวลาแฝง

เมื่อใดจึงควรเลือก WebSockets บน SignalR

แม้ว่าทั้ง WebSockets และ SignalR จะเป็นเทคโนโลยีที่ทรงพลังสำหรับการเปิดใช้งานการสื่อสารแบบเรียลไทม์ในเว็บแอปพลิเคชัน แต่ก็มีบางสถานการณ์ที่อาจเหมาะสมกว่าอีกสถานการณ์หนึ่ง ในส่วนนี้ เราจะหารือกันว่าเมื่อใดที่ WebSockets อาจเป็นตัวเลือกที่ดีกว่าเมื่อเทียบกับ SignalR

การควบคุมระดับต่ำผ่านการเชื่อมต่อ

WebSockets ให้การควบคุมการเชื่อมต่อโดยตรงมากกว่าเมื่อเทียบกับ SignalR แม้ว่า SignalR จะให้นามธรรมระดับสูงเพื่อลดความซับซ้อนของการสื่อสารแบบเรียลไทม์ แต่อาจไม่ได้ให้รายละเอียดที่จำเป็นสำหรับกรณีการใช้งานบางกรณี WebSockets อาจดีกว่าถ้าคุณต้องการการควบคุมระดับล่างสำหรับการเชื่อมต่อของคุณ รวมถึงการจัดการสถานะการเชื่อมต่อ การจัดการข้อผิดพลาด และการปรับแต่ง data framing

เวลาแฝงที่ต่ำกว่า

การเชื่อมต่อ WebSocket มีเวลาแฝงต่ำกว่า SignalR เนื่องจากให้ช่องทางการสื่อสารโดยตรง ถาวร และสองทิศทางระหว่างไคลเอนต์และเซิร์ฟเวอร์ SignalR นำเสนอชุดความสะดวกของตัวเอง แต่สามารถเพิ่มเวลาแฝงได้เล็กน้อยเนื่องจากกลไกการส่งข้อมูลพื้นฐานที่ใช้ เช่น การหยั่งเสียงแบบยาวและเหตุการณ์ที่เซิร์ฟเวอร์ส่งมา

ความเข้ากันได้ของแพลตฟอร์ม

ในขณะที่ SignalR เป็นโซลูชันที่ยอดเยี่ยมสำหรับแอปพลิเคชันที่ใช้ .NET การกำหนดเป้าหมายแพลตฟอร์มที่ SignalR ไม่พร้อมใช้งานหรือรองรับอย่างสมบูรณ์ เช่น สภาพแวดล้อมที่ไม่ใช่ Windows อาจไม่เหมาะสม ในกรณีเหล่านี้ WebSockets สามารถจัดหาโซลูชันที่เป็นสากลมากขึ้น ซึ่งทำงานได้บนแพลตฟอร์มและสภาพแวดล้อมต่างๆ

หลีกเลี่ยงการพึ่งพาเพิ่มเติม

การเลือก WebSockets อาจเป็นตัวเลือกที่ดีกว่า หากคุณต้องการลดจำนวนการพึ่งพาภายนอกในโครงการของคุณ WebSockets เป็นส่วนสำคัญของมาตรฐาน HTML5 และได้รับการสนับสนุนโดยเบราว์เซอร์ที่ทันสมัยที่สุดและเทคโนโลยีฝั่งเซิร์ฟเวอร์ ในทางตรงกันข้าม การใช้ SignalR จำเป็นต้องรวมไลบรารีภายนอกเข้ากับโปรเจ็กต์ของคุณ

SignalR กับ WebSockets: การประเมินประสิทธิภาพ

เพื่อให้เข้าใจความแตกต่างระหว่าง WebSockets และ SignalR ในแง่ของประสิทธิภาพได้ดียิ่งขึ้น เราต้องพิจารณาปัจจัยหลายประการ

เวลาแฝง

โดยทั่วไป WebSockets จะให้เวลาแฝงที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับ SignalR ตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ เนื่องจากการเชื่อมต่อโดยตรง สองทิศทาง และต่อเนื่องระหว่างไคลเอนต์และเซิร์ฟเวอร์ที่ WebSocket จัดเตรียมให้ SignalR นำเสนอกลไกการส่งผ่านที่หลากหลาย แต่สามารถแนะนำเวลาแฝงเพิ่มเติมเล็กน้อยสำหรับบางสถานการณ์

ปริมาณการส่งข้อความ

โดยทั่วไป การเชื่อมต่อ WebSocket สามารถจัดการข้อความต่อวินาทีได้มากกว่าเมื่อเทียบกับ SignalR เนื่องจากมีค่าใช้จ่ายต่อข้อความน้อยกว่า แต่ข้อดีนี้อาจไม่สำคัญสำหรับสถานการณ์จริงส่วนใหญ่ ซึ่งความแตกต่างเล็กน้อยของปริมาณข้อความไม่สำคัญ

การใช้ทรัพยากร

การใช้ทรัพยากรเป็นอีกปัจจัยสำคัญที่ต้องพิจารณาเมื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพของ WebSockets และ SignalR การเชื่อมต่อ WebSocket มักจะใช้ทรัพยากรน้อยลงเนื่องจากโปรโตคอลที่มีน้ำหนักเบา ในขณะที่ SignalR อาจใช้ทรัพยากรมากกว่าเนื่องจากการพึ่งพาการส่งผ่านข้อมูลและคุณสมบัติหลายอย่าง ถึงกระนั้น ความแตกต่างที่แท้จริงในการใช้ทรัพยากรอาจแตกต่างกันไปตามการใช้งานและกรณีการใช้งานเฉพาะ

ความสามารถในการปรับขนาด

ทั้ง WebSockets และ SignalR รองรับการปรับขนาดเพื่อรองรับไคลเอนต์ที่เพิ่มจำนวนขึ้น แต่พวกเขาจัดการสิ่งนี้แตกต่างกัน WebSockets ต้องการให้คุณใช้การทำโหลดบาลานซ์ การปรับขนาดแนวนอน และเทคนิคอื่นๆ เพื่อให้แน่ใจว่าสามารถปรับขยายได้อย่างเหมาะสม ในทางกลับกัน SignalR มีคุณสมบัติรองรับในตัวสำหรับการปรับขนาดข้ามเซิร์ฟเวอร์หลายเครื่องโดยใช้วิธีการต่างๆ เช่น บัสข้อความและแบ็คเพลน

การรวม WebSocket และ SignalR กับ AppMaster

AppMaster ซึ่งเป็นแพลตฟอร์ม ที่ไม่ต้องใช้โค้ด อันทรงพลังสำหรับการสร้างเว็บและแอปพลิเคชันบนอุปกรณ์เคลื่อนที่ ช่วยให้สามารถผสานรวมกับเทคโนโลยี WebSocket และ SignalR ได้อย่างราบรื่น สิ่งนี้ช่วยให้คุณสร้างคุณสมบัติการสื่อสารแบบเรียลไทม์ในแอปพลิเคชันของคุณโดยไม่จำเป็นต้องมีความเชี่ยวชาญด้านการเขียนโปรแกรมมากมาย ด้วยอินเทอร์เฟซ แบบลากและวางที่มองเห็นได้ ของ AppMaster คุณสามารถสร้าง โมเดลข้อมูล ออกแบบกระบวนการทางธุรกิจ และใช้งาน REST API และ WSS endpoints ซึ่งสามารถสำรองข้อมูลโดย WebSocket หรือ SignalR ขึ้นอยู่กับความต้องการของคุณ

นอกจากนี้ แพลตฟอร์มของ AppMaster ยังสร้างซอร์สโค้ดสำหรับแอปพลิเคชันและปรับใช้กับระบบคลาวด์ เพื่อให้แน่ใจว่าโซลูชันของคุณปรับขนาดได้และปรับให้เหมาะสมสำหรับประสิทธิภาพ ด้วยการผสานรวม WebSocket และ SignalR เข้ากับ AppMaster คุณจะสามารถพัฒนาแอปพลิเคชันบนเว็บและมือถือแบบเรียลไทม์ได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งทั้งทรงพลังและปรับขนาดได้ ซึ่งช่วยให้ทีมของคุณสามารถมุ่งเน้นไปที่การส่งมอบคุณค่าให้กับผู้ใช้ของคุณ แทนที่จะใช้เวลากับงานที่ไม่แตกต่าง เช่น การเขียนโค้ดสำเร็จรูปและการจัดการโครงสร้างพื้นฐานของเซิร์ฟเวอร์

"ซอฟต์แวร์ไม่เกี่ยวกับระเบียบวิธี ภาษา หรือแม้แต่ระบบปฏิบัติการ แต่เป็นเรื่องของแอปพลิเคชันที่ใช้งานได้" ดังที่คริสโตเฟอร์ เบาส์ นักพัฒนาซอฟต์แวร์และผู้จัดการฝ่ายวิศวกรรมชาวอเมริกันกล่าวไว้อย่างชาญฉลาด ไม่ว่าคุณจะตัดสินใจใช้ WebSockets หรือ SignalR ในแอปพลิเคชันของคุณ AppMaster มอบโซลูชันที่ยืดหยุ่นและ no-code ซึ่งช่วยให้คุณออกแบบ สร้าง และเปิดใช้แอปพลิเคชันแบบเรียลไทม์ตามขนาด ในการเริ่มต้น ให้สร้าง บัญชีฟรี และสำรวจฟีเจอร์และการผสานการทำงานที่หลากหลายที่ AppMaster นำเสนอ