To CRUD Boys
你的身边是不是总有人吐槽你只会CRUD编程？你是不是整天都在做一些CRUD的编程操作，比如普通业务的CRUD、后台管理的CRUD、高并发应用的CRUD，如果是，那恭喜你，确实没说错，你就是个CRUD编程仔。
前言
其实不管大厂、小厂，做业务开发的同学都知道，写一个功能，有中台，有架构，有API，有SDK，很多可复用的代码直接调一下RPC接口或者一个注解就搞定了复杂的操作，所以很多螺丝钉们都没法真正接触底层核心组件、功能的设计和编写，更别谈在项目中会有什么技术选型、做决策、落地的操作，长此以往，技术广度、深度、落地能力 一个都没锻炼出来，所以为什么说大厂中P7是个分水岭，这句话不是毫无道理的。
业务场景
先说这一次的业务场景，不讲业务场景空谈选型方案的都是耍流氓。
- 需要实现直播房间内服务端与客户端之间的数据通信
- 需要一个延迟很低/实时的通信方案
- 通信需要支持双向流
- 对用户客户端设弱网抗性要强
- 性能要很强，支持高并发操作，大规模长连接集群
- 服务端与客户端之间接口兼容与版本迭代方便
带着这几个业务场景，我们开始进行选型操作
长连接调研
Http长连接
在 HTTP 协议中，使用 Keep-Alive 或者 Connection: keep-alive 参数来实现长连接。
优势
- 简单易用，不需要额外的协议支持。
- 操作简单，适用于轻量级的网络应用场景。
缺点
- 只能在客户端主动发起请求时才能使用。
- 无法在服务器端主动推送。
TCP 长连接
优势
- 实时性较高，可以实现双向通信。
- 对于大规模并发连接场景，TCP 长连接占用的资源相对较少。
缺点
- 协议级别上不支持心跳检测、消息推送、断线重连等功能，需要业务代码自行实现。
- 难以处理跨网络环境的 NAT 等问题。
Comet
Comet 是一种以 Ajax 技术为基础的服务器推送技术，通过长轮询、短轮询等方式实现服务器向客户端推送数据，适用于消息推送、在线聊天等应用场景。
优势
- 实时性较高，可以实现双向通信。
- 可以通过 HTTP 协议进行通信，在网络环境复杂的情况下更加稳定。
缺点
- 需要对 HTTP 协议进行 hack，增加了很多复杂度，也可能存在安全隐患。
- 需要考虑服务器的负载均衡和可靠性等问题，比较复杂。
MQTT
MQTT 是一种轻量级的发布/订阅协议，可以在低带宽和不稳定网络环境下使用，适用于物联网、移动应用等场景。
优势
- 非常适合物联网场景，支持大量连接和消息推送。
- 对网络带宽的占用相对较小。
- 通信效率高、开销小、支持 QoS2 消息传输。
缺点
- 需要引入 MQTT 协议栈，对客户端和服务器的支持有一定要求。
- 实时性不够高，延迟可能会比较大。
- 需要考虑协议的可靠性和安全性等问题。
Webscoket
HTML5开始提供的一种浏览器与服务器进行全双工通讯的网络技术，属于应用层协议,基于TCP传输协议，并复用HTTP的握手通道。
优势
- 实时性：Websocket可以实现实时双向通信，服务器可以主动向客户端推送消息，避免了传统HTTP协议需要轮询的问题。
- 减少通信量：Websocket采用二进制帧传输，相比传统HTTP协议的文本传输方式，能够大幅减少通信数据量，提高传输效率。
- 跨域支持：Websocket支持跨域通信，可以在不同域名的页面之间进行实时通信。
- 节省服务器资源：由于Websocket需要维持长连接，因此服务器和客户端之间的握手操作只需要进行一次，节省了服务器资源。
缺点
- 兼容性：Websocket不是所有浏览器都支持，特别是旧版本的浏览器不支持Websocket协议。
- 状态维护：Websocket需要维护连接状态，需要服务器端进行连接管理，否则可能出现连接异常或数据丢失等问题。
- 安全性：Websocket协议通过HTTP协议建立连接后，往往会直接升级为Websocket协议，这样就可能存在安全漏洞，例如跨站脚本攻击（XSS）。
- 开销：Websocket长时间维持连接，需要占用服务器资源和带宽，可能导致服务器压力增大，需要进行合理的优化和管理。
gRPC
gRPC是一种高性能、开源的远程过程调用（RPC）框架，提供了跨平台、跨语言的服务通信解决方案,先来看下，它支持很多种开发语言。
优势
- 高效性：gRPC使用HTTP/2协议进行通信，支持多路复用和二进制传输，具有较高的性能和效率。
- 跨平台、跨语言：gRPC支持多种编程语言，可以在不同平台上使用。
- 自动生成代码：gRPC支持基于IDL（接口定义语言）自动生成代码，简化开发流程，减少手写代码的工作量。
- 支持流式处理：gRPC支持流式请求和流式响应，能够满足大部分实时数据处理需求。
- 可扩展性：gRPC支持自定义插件，可以扩展其功能，适应不同的业务场景。
- 安全性：gRPC支持SSL/TLS加密通信，保证通信安全性。
缺点
- 学习成本：gRPC需要对IDL和gRPC的实现细节有一定的了解，对初学者而言可能有一定的学习曲线。
- 部署难度：gRPC需要依赖特定版本的库和工具，需要进行相应的环境配置和部署。
- 兼容性：由于gRPC使用HTTP/2协议通信，不支持低版本浏览器和特定网络环境下的代理服务器。
- 适用场景：gRPC适用于高并发、分布式、跨语言的服务通信，但在一些简单的场景下可能会造成过度设计。
选型分析
下面将用一个表格，从多个维度去分析它们的硬核实力与落地难度。
| 长连接类型 | 性能 | 延迟 | 跨平台 | 扩展性 | 安全性 | 兼容性 | 使用成本 | 适用场景 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Http | 低 | 高 | 高 | 高 | 低 | 高 | 低 | 轻量级web应用 |
| Tcp | 高 | 低 | 中 | 高 | 高 | 低 | 中 | 数据库连接、消息队列 |
| gRpc | 高 | 低 | 高 | 高 | 高 | 中 | 高 | 实时通信、微服务、云计算 |
| Websocket | 高 | 低 | 高 | 高 | 中 | 中 | 中 | 实时通信、游戏、在线聊天应用 |
| Mqtt | 中 | 中 | 中 | 高 | 高 | 中 | 中 | 物联网、移动应用 |
| Comet | 中 | 中 | 高 | 中 | 高 | 高 | 低 | 消息推送、在线聊天应用 |
从上表可以看出，不同类型的长连接在各方面的表现有所不同。
- Http长连接适用于轻量级web应用场景，具有跨平台性和兼容性优势，但性能和延迟较低。
- Tcp长连接在性能和可扩展性方面表现出较大优势，但安全性相对较低，适用于数据库连接、消息队列等场景。
- gRpc长连接适用于实时通信、微服务、云计算等场景，具有高性能和可扩展性，使用成本较高。
- Websocket长连接适用于实时通信、游戏、在线聊天等应用场景，具有高效率和实时性，但需要浏览器和服务器端支持WebSocket协议。
- Mqtt长连接适用于物联网、移动应用等场景，具有较好的安全性和兼容性，但性能和延迟一般。
- Comet长连接适用于消息推送、在线聊天等场景，具有兼容性和使用成本的优势，但性能和延迟较低。
综合以上分析，在我们的业务中选择Websocket/gRpc长连接作为通信协议都是可行的，因为它们都具有较好的通信效率和实时性，适用于实时语音、视频通信等应用场景。但是需要注意，为了避免产生大量的长连接导致服务器压力过大，需要限制长连接数量。此外，还要加强网络安全保护，防止信息泄露和攻击。
最终方案确认
gRPC 和 WebSocket 的最终抉择
先说结论，根据我们的业务场景和一些考虑，选择了gRpc，原因：
-
明确的数据格式：gRPC 使用 Protocol Buffers 作为数据格式，可以更好地定义数据结构、方法等，并自动生成客户端和服务端的代码。而 WebSocket 没有明确的数据格式标准，需要在应用层进行约定。
-
更高效的序列化和反序列化：Protocol Buffers 是一种轻量级的二进制序列化协议，在序列化和反序列化方面比 JSON、XML 等文本格式更高效，能够更快地传输数据。
-
更快的速度和更低的延迟：gRPC 基于 HTTP/2 协议，支持多路复用、流控等特性，能够更快地传输数据，并提供更低的延迟。而 WebSocket 也使用 TCP 连接，但需要额外的应用层协议支持，不能像 gRPC 一样直接使用 HTTP/2。
-
更好的可扩展性：gRPC 支持多种负载均衡策略、服务发现机制等特性，可以更好地处理大规模集群环境下的网络请求。同时，gRPC 还提供了基于拦截器的中间件机制，可以方便地实现日志记录、身份验证等功能。
综合以上优势，可以看出 gRPC 在性能、效率、可扩展性、开发效率等方面都具有很大的优势，至此，长连接调研与选型最终确定，接下来就要开始实战操作了。
