Cowboy http服务器 websocket

一、基础介绍

cowboy是一个小巧、快速、模块化的http服务器，采用Erlang开发。其中良好的clean module使得我们可以扩展到多种网络协议之中，cowboy自带的有tcp和ssl，而也有一些人提供了smtp等的扩展。

cowboy的特点：

1.代码少。

2.速度快。

3.模块化程度高，transport和protocol都可轻易替换。

4.采用二进制语法实现http服务，更快更小。

5.极易嵌入其它应用。

6.有dispatcher，可以嵌入FastCGI PHP 或者是 Ruby.

7.没有进程字典，代码干净。

https://github.com/marcelog/erws

1 引言

Erlang可以用来实现一个websocket服务器。cowboy这样框架可以完成这个任务，使我们不必关注websocket协议的细节。在吃正餐之前，我们先来点围碟：

WebSocket是HTML5开始提供的一种浏览器与服务器间进行全双工通讯的网络技术。 WebSocket通信协议于2011年被IETF定为标准 RFC 6455，WebSocketAPI被W3C定为标准。在WebSocket API中，浏览器和服务器只需要要做一个握手的动作，然后，浏览器和服务器之间就形成了一条快速通道。两者之间就直接可以数据互相传送。
现在，很多网站为了实现即时通讯(real-time)，所用的技术都是轮询(polling)。轮询是在特定的的时间间隔(time interval)（如每1秒），由浏览器对服务器发出HTTP request，然后由服务器返回最新的数据给客服端的浏览器。这种传统的HTTP request d的模式带来很明显的缺点 – 浏览器需要不断的向服务器发出请求(request)，然而HTTP request 的header是非常长的，里面包含的数据可能只是一个很小的值，这样会占用很多的带宽。
而最比较新的技术去做轮询的效果是长轮询(long polling)，这是很古老的技术。长轮询的优势在于，它完全颠覆了典型的客户端发送请求的做法。长轮询的核心在于客户端和服务器间的相互联系，打破了客户端尽快发送请求的传统惯例。客户端期望服务器能够长时间留住请求，保持潜在的TCP连接的开放性。只要服务器拥有希望同客户端共享的信息，它就会将数据传送给客户端并终止连接。这种做法的效率相对较高，免除了所有HTTP请求的麻烦。客户端收到更新数据后马上向服务器发送下个请求，依然期望服务器留住该请求，直到有需要传回的数据为止。
基于HTTP的长连接,是一种通过长轮询方式实现"服务器推"的技术,它弥补了HTTP简单的请求应答模式的不足,极大地增强了程序的实时性和交互性。长连接、长轮询一般应用与WebIM、ChatRoom和一些需要及时交互的网站应用中。其真实案例有：WebQQ、Hi网页版、Facebook IM等。
而在 WebSocket API，浏览器和服务器只需要要做一个握手的动作，然后，浏览器和服务器之间就形成了一条快速通道。两者之间就直接可以数据互相传送。在此WebSocket 协议中，为我们实现即使服务带来了两大好处：
Header，互相沟通的Header是很小的-大概只有 2 Bytes
Server Push，服务器可以主动传送数据给客户端。
因此WebSocket是一种更新更优秀的技术。

2 为什么用cowboy

cowboy是终极悍将。到目前为止（2012-05），可用来写websocket服务的erlang工具有：

Socket.io-Erlang

这是最有吸引力的方法，因为可以用在客户端。Socket.io非常受欢迎，特别在NodeJS里，因为其中一个作者(Frederic Trottier-Hebert)也是LearnYouSomeErlang的作者。可是自从socket.io 0.6.x之后，作者就不再添加新功能。所以对这个产品非常不利。

MochiWeb

非常流行的HTTP框架，但是本身不支持websocket。

Yaws

这个是全功能的 HTTP server，足够健壮性、可扩展性。适用于静态和动态页面，也支持websockets。但是对我的需求来说，有点杀鸡用牛刀。当然，如果没有其他方案好用，我肯定会选择这个。(译者注：Yaws也是我下一个要学习使用的产品)

Misultin

原作者表示不再更新，已经转向mochiweb和cowboy。

Cowboy

非常有意思的东西。HTTP是这个产品框架的一部分。这个东西更像一个连接池，我们可以设置处理TCP或SSL连接。最大的缺点是缺乏文档，出了问题有时候需要看源代码。

3 开始编程

原文使用了rebar来构建项目。Rebar是一款Erlang的构建工具，使用它可以方便的编译、测试erlang程序、内联驱动和打包Erlang发行版本。

【译者：我继续使用上一篇文章的make工具（Erlang cowboy入门参考），因此，本文与原文略有出入】

这次，我们创建一个erws(Erlang WebSocket)，主要的模块就是erws_handler.erl，所有必要的文件都会在下面展示。

当程序运行，cowboy会监听8080端口，分发HTTP请求到erws_handler。

erws_handler实现了2个处理器：cowboy_http_handler和cowboy_websocket_handler。第一个处理器接受普通的HTTP GET请求，并启动websocket完成握手，这个过程通过发送必要的头信息使HTTP连接升级(upgrade)，如协议所述。对我们来讲，这个过程非常简单，我们只需要对erws_handler:init/1(参考代码)返回一个元组。所有脏活都是由cowboy的模块cowboy_http_websocket来完成。

一旦这个过程完成，通过调用cowboy_http_websocket_handler暴露出来的api，我们就可以把收到的请求当作消息处理，和普通的gen_server非常类似。

二、自己整理开源代码

三、创建项目

$ mkdir erws && cd erws
$ wget --no-check-certificate https://raw.githubusercontent.com/ninenines/erlang.mk/master/erlang.mk
$ make -f erlang.mk bootstrap bootstrap-rel
$ make

erws_app.src

注意：一定要加入"crypto"模块，否则websocket连接无法建立。crypto在websocket连接握手时被cowboy用到。

erws_app.src 资源文件用来生成程序的描述，全文如下：

{application, erws, [
{description, "Erlang WebSocket Demo By cheungmine"},
{vsn, "1"},
{modules, []},
{registered, []},
{applications, [
kernel,
stdlib,
crypto,
cowboy,
compiler,
syntax_tools
]},
{mod, {erws_app, []}},
{env, []}
]}.

Makefile

内容如下：

PROJECT = erws
DEPS = cowboy
include erlang.mk

erws_app.erl

这个代码设置cowboy监听并接受连接。然后分发请求到指定模块。代码全文如下：

-module(erws_app).
-behaviour(application).
-export([start/2]).
-export([stop/1]).
start(_Type, _Args) ->
Dispatch = cowboy_router:compile([
{'_', [
{"/", cowboy_static, {priv_file, erws, "index.html"}},
{"/websocket", erws_handler, []}
]}
]),
{ok, _} = cowboy:start_http(http, 100, [{port, 8080}],
[{env, [{dispatch, Dispatch}]}]),
erws_sup:start_link().
stop(_State) ->
ok.

erws_sup.erl

督程代码。注意最后一行：

-module(erws_sup).
-behaviour(supervisor).
-export([start_link/0]).
-export([init/1]).
start_link() ->
supervisor:start_link({local, ?MODULE}, ?MODULE, []).
init([]) ->
Procs = [],
{ok, {{one_for_one, 5, 10}, Procs}}.

erws_handler.erl

生成主模块代码：

$ make new t=cowboy_http n=erws_handler

全文如下：

-module(erws_handler).
-behaviour(cowboy_http_handler).
-behaviour(cowboy_websocket_handler).
-export([init/3, handle/2, terminate/3]).
-export([
websocket_init/3, websocket_handle/3,
websocket_info/3, websocket_terminate/3
]).
init({tcp, http}, _Req, _Opts) ->
{upgrade, protocol, cowboy_websocket}.
handle(_, State) ->
{ok, Req2} = cowboy_http_req:reply(404, [{'Content-Type', <<"text/html">>}]),
{ok, Req2, State}.
websocket_init(_TransportName, Req, _Opts) ->
{ok, Req, undefined_state}.
websocket_handle({text, Msg}, Req, State) ->
{reply, {text, << "responding to ", Msg/binary >>}, Req, State, hibernate };
websocket_handle(_Any, Req, State) ->
{reply, {text, << "whut?">>}, Req, State, hibernate }.
websocket_info({timeout, _Ref, Msg}, Req, State) ->
{reply, {text, Msg}, Req, State};
websocket_info(_Info, Req, State) ->
lager:debug("websocket info"),
{ok, Req, State, hibernate}.
websocket_terminate(_Reason, _Req, _State) ->
ok.
terminate(_Reason, _Req, _State) ->
ok.

index.html

这是WebSocket的客户端。使用支持WebSocket的浏览器访问链接：http://your-webserver-ip:8080/

如何开发这样的WebSocket页面，参考：http://dev.w3.org/html5/websockets/

erws/priv/index.html的全部内容：

<!DOCTYPE HTML>
<html>
<head>
<script type="text/javascript">
var ws = new Object;
function send() {
ws.send("hi, cowboy websocket by cheungmine!");
console.log('sent');
}
function open() {
if (!("WebSocket" in window)) {
alert("WebSocket NOT supported by your Browser!");
return;
}
console.log('open');
ws = new WebSocket("ws://"+window.location.host+"/websocket");
ws.onopen = function() {
console.log('connected');
};
ws.onmessage = function (evt) {
var received_msg = evt.data;
console.log("Received: " + received_msg);
var txt = document.createTextNode("Got from server: " + received_msg);
document.getElementById('messages').appendChild(txt);
};
ws.onclose = function() {
// websocket is closed.
console.log('close');
};
}
</script>
</head>
<body>
<div id="sse">
<a href="javascript:open()">Press Me to Open WebSocket</a><br/>
<a href="javascript:send()">Press Me to Send hi Message</a>
</div>
<div id="messages">
</div>
</body>
</html>

4 结论

以上就是全部代码，你可以获取全部源代码：

https://github.com/marcelog/erws

译者注：本文没有采用rebar，你可以参考：http://blog.csdn.net/ubuntu64fan/article/details/40542549

编译和运行：

$ make
$ ./_rel/erws_release/bin/erws_release console

显示如下：

(erws@127.0.0.1)1>

输入q().可以退出服务。

打开FireFox浏览器，地址栏输入：http://192.168.82.181:8080/，显示如下：

此时按Send hi Message，页面没有任何反应。先点Open WebSocket，再点Send hi，结果如下：

完全正确

尽管我也不怎么喜欢代码中依赖别人提供的框架，但是cowboy确实干的不错，我认为cowboy是构造复杂应用不错的选择。不仅仅是支持websocket，同时还有HTTP和HTTPS。

最重要的是，cowboy让你关注业务而不是技术实现细节，比如构建连接池，websocket协议等。仅仅几行代码，我们就可以给沉闷乏味的web程序带来魔力。

本文不是原文的简单翻译，是参考原文，根据我的理解和实践写出来的。参考内容于：http://marcelog.github.io/articles/erlang_websocket_server_cowboy_tutorial.html及github 的cowboy源码