浅谈 Socket.D 与响应式编程

一、Socket.D 的主要特性

首先,Scoket.D 是高效一个二进制的网络通讯协议(官方的讲法是:基于事件和语义消息流的网络应用协议),能够满足很多场景下使用。其次,Scoket.D 是温和的响应式(采用回调风格)。

1、三种通讯模式

  • send 只是发送(发送后不管了)

发送一个请求,无需为这个请求发送答复报文。适用于监控埋点,日志上报等,这种场景下无需回执,丢失几个请求无伤大雅。

  • sendAndRequest(发送并请求,要求一个"答复")

发送一条请求消息,响应方收到后发回一个答复消息。传统的 HTTP 就是典型的 sendAndRequest。

  • sendAndSubscribe(发送并订阅,可接收N个"答复")

发送一个订阅消息,响应方收到后发回N个答复报文。传统的 MQ 是典型的 sendAndSubscribe。

2、双向监听双向会话

Server 可以监听 Client 发来的消息;Client 也可以监听 Server 发来的消息。形成的 Session,更是可以相互对发消息。

3、其它

  • 二进制协议,紧凑高效
  • 有语议、有事件
  • 多路复用
  • 灵活的传输层切换: TCP/UDP/WebSocket等
  • 支持自动分等高级特性

4、与其它协议对比

感观上像是各协议的优点提纯。简单且强大,非常有未来感!

对比项目 socket.d http websocket rsocket socket.io
发消息(Qos0)
发送并请求(Qos1)
发送并订阅
答复或响应
单连接双向通讯 有(不便) 有(不便)
数据分片 /
断线自动重连 /
有元信息
有事件(或路径)
有流(或消息关联性)
Broker 模式集群
异步 异步 同步 异步 异步 异步
接口体验 经典 经典 经典 响应式(复杂) 经典
基础传输协议 tcp, udp, ws tcp http tcp, udp, ws ws

二、Socket.D 的内部实现

1、帧的设计

socket.d 是以帧为单位进行传输。大的帧还会自动分片成小帧进行传输(超过 16MB 自动分裂重组,大小可配置),到达接收端后再自动聚合。

  • 帧的逻辑结构

    frame: {flag, message: {sid, event, entity: { metaString, data}}}

帧的数据逻辑结构:帧里有标志和消息;消息里有流标识、事件、实体;实体里有元信息字符串和数据。

  • 完整的标准帧码

    [len:int][flag:int][sid:str(<64)][\n][event:str(<512)][\n][metaString:str(<4k)][\n][data:byte(<16m)]

字段 类型 大小 说明
len int 4字节 帧长度(包括它自己的 4字节占位)
flag int 4字节 标志(相当于协议指令)
sid String 64字节以内 流标识。格式为: guid
event String 512字节以内 事件。格式为:可见字符 string
metaString String 4Kb以内 元信息字符串。格式为:通用的 uri queryString
data byte[] 16Mb以内 数据。格式为: byte[]

注意:当使用 udp 传输时,帧长度不能超过 2k (听说,实际不能超过 1.4k )

  • 简化的辅助帧码(Ping, Pong, Close),取消了 message 部分

    [len:int][flag:int]

2、数据实体------Entity

基于帧之上,一般开发者接触到的是 Entity, 它类似一个HTTP报文,可以是一个Request,也可以是一个Response。由两个部分组成:

  • MetaString 元信息字符串,类似 HTTP 的 header。格式:字符串
  • Data 数据,类似 HTTP 的 body。格式:二进制

3、玩法

Socket.D 有很多玩法,传统的 RPC 自然不在话下,用来做 IM 也未尝不可,开发 MQ 也很简单(FolkMQ 就是用它开发的)。某些特性也可以用来做代理或者网络穿透。

IoT的场景,比如小明的家里有个智能空调,小明想在外面通过手机 APP 来控制空调开关,如何优雅地描述这个控制问题?最精炼的解决方案就是"小明调用空调上开关的API"。

另外最经典的玩法就是Broker了,Broker类似一种"软路由"的方案,可以让服务的发布访问变得简单。发布服务只要连接到Broker,调用方通过反向请求的方式来让Broker透明转发即可,摒弃了传统的注册中心,端口管理等常见的服务治理手段。

4、关于 Socket.D Broker

Broker 有很多优势,发布服务不需要监听端口,无需 Sidecar,服务注册变得简单,无需 zk、etcd 之类,LoadBalance 变得简单,也更安全,没监听端口后很难攻击。也有很多劣势,网络上多了一跳,性能是有一定损耗的,Broker 是中心化设计,类似我们平时全局的 Nginx 一样,但是 Broker 的优雅启停显然更加复杂,受限于整个 Broker 集群的瓶颈等等。上帝为你关闭了一扇门,就一定会为你打开一扇窗。

三、响应式编程,难吗?

响应式编程是个老话题了,它早已无处不在,甚至你在Excel里SUM求和,本质上也是种响应式的思维。响应式本质上就是响应变化的数据流。Socket.D 这个协议本身就是以响应式之名,将其扩展到网络层面。

但是,响应式接口对一般程序员,不太友好。Socket.D 是响应式,但采用"经典的回调界面"。

四、总结

Socket.D 是个很有趣的网络协议,未来应该会普及流行。它解决问题的思路和设计很令人耳目一新。如果大家有兴趣,可以去它的官网了解下。

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