Websocket——php实战（version 13）
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时间：2015年06月09日
前面学习了HTML5中websocket的握手协议、打开和关闭连接等基础内容，最近用php实现了与浏览器websocket的双向通信。在学习概念的时候觉得看懂了的内容，真正在实践过程中还是会遇到各种问题，网上也有一些关于php的websocket的实现，但是只有自己亲手写过之后才知道其中的感受。其中，google有一个开源的phpwebsocket类（https://code.google.com/p/phpwebsocket/），但是从其握手过程中可以明显看出，这还是最初的websocket协议，请求头中使用了两个KEY，并非version 13（现行版本）。下面是本人实践过程，同时封装好了一个现行版本的php实现的实用的websocket类。
一、握手
1、客户端发送请求
websocket协议提供给javascript的API就是特别简洁易用。
var url = "ws://localhost:8888";
var ws = new WebSocket(url);
ws.onopen = function(){
console.log("握手成功，打开socket连接了。。。");
console.log("ws.send(Websocket opened)");
ws.send(("Websocket opened!"));
};
ws.onmessage = function(e){
console.log("message:" + e.data);
};
ws.onclose = function(){
console.log("断开socket连接了。。。");
};
ws.onerror = function(e){
console.log("ERROR:" + e.data);
};
先看效果，客户端和服务器端握手的结果如下：
2、服务器端
封装的类为WebSocket，address和port为类的属性。
（1）建立socket并监听
function createSocket()
{
$this->master=socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP)
or die("socket_create() failed:".socket_strerror(socket_last_error()));
socket_set_option($this->master, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1)
or die("socket_option() failed".socket_strerror(socket_last_error()));
socket_bind($this->master, $this->address, $this->port)
or die("socket_bind() failed".socket_strerror(socket_last_error()));
socket_listen($this->master,20)
or die("socket_listen() failed".socket_strerror(socket_last_error()));
$this->say("Server Started : ".date(‘Y-m-d H:i:s‘));
$this->say("Master socket : ".$this->master);
$this->say("Listening on : ".$this->address." port ".$this->port."\n");
}然后启动监听，同时要维护连接到服务器的用户的一个数组（连接池），每连接一个用户，就要push进一个，同时关闭连接后要删除相应的用户的连接。
public function __construct($a, $p)
{
if ($a == ‘localhost‘)
$this->address = $a;
else if (preg_match(‘/^[\d\.]*$/is‘, $a))
$this->address = long2ip(ip2long($a));
else
$this->address = $p;
if (is_numeric($p) && intval($p) > 1024 && intval($p) < 65536)
$this->port = $p;
else
die ("Not valid port:" . $p);
$this->createSocket();
array_push($this->sockets, $this->master);
}
（2）建立连接
维护用户的连接池
public function connect($clientSocket)
{
$user = new User();
$user->id = uniqid();
$user->socket = $clientSocket;
array_push($this->users,$user);
array_push($this->sockets,$clientSocket);
$this->log($user->socket . " CONNECTED!" . date("Y-m-d H-i-s"));
}
（3）回复响应头
首先要获取请求头，从中取出Sec-Websocket-Key，同时还应该取出Host、请求方式、Origin等，可以进行安全检查，防止未知的连接。
public function getHeaders($req)
{
$r = $h = $o = null;
if(preg_match("/GET (.*) HTTP/" , $req, $match))
$r = $match[1];
if(preg_match("/Host: (.*)\r\n/" , $req, $match))
$h = $match[1];
if(preg_match("/Origin: (.*)\r\n/", $req, $match))
$o = $match[1];
if(preg_match("/Sec-WebSocket-Key: (.*)\r\n/", $req, $match))
$key = $match[1];
return array($r, $h, $o, $key);
}之后是得到key然后进行websocket协议规定的加密算法进行计算，返回响应头，这样浏览器验证正确后就握手成功了。这里涉及的详细解析信息过程参见另一篇博文http://blog.csdn.net/u010487568/article/details/20569027
protected function wrap($msg="", $opcode = 0x1)
{
//默认控制帧为0x1（文本数据）
$firstByte = 0x80 | $opcode;
$encodedata = null;
$len = strlen($msg);
if (0 <= $len && $len <= 125)
$encodedata = chr(0x81) . chr($len) . $msg;
else if (126 <= $len && $len <= 0xFFFF)
{
$low = $len & 0x00FF;
$high = ($len & 0xFF00) >> 8;
$encodedata = chr($firstByte) . chr(0x7E) . chr($high) . chr($low) . $msg;
}
return $encodedata;
}其中我只实现了发送数据长度在2的16次方以下个字符的情况，至于长度为8个字节的超大数据暂未考虑。 private function doHandShake($user, $buffer)
{
$this->log("\nRequesting handshake...");
$this->log($buffer);
list($resource, $host, $origin, $key) = $this->getHeaders($buffer);
//websocket version 13
$acceptKey = base64_encode(sha1($key . ‘258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11‘, true));
$this->log("Handshaking...");
$upgrade = "HTTP/1.1 101 Switching Protocol\r\n" .
"Upgrade: websocket\r\n" .
"Connection: Upgrade\r\n" .
"Sec-WebSocket-Accept: " . $acceptKey . "\r\n\r\n"; //必须以两个回车结尾
$this->log($upgrade);
$sent = socket_write($user->socket, $upgrade, strlen($upgrade));
$user->handshake=true;
$this->log("Done handshaking...");
return true;
}
二、数据传输
1、客户端
客户端websocket的API非常容易，直接使用websocket对象的send方法即可。
ws.send(message);
2、服务器端
客户端发送的数据是经过浏览器支持的websocket进行了mask处理的，而根据规定服务器端返回的数据不能进行掩码处理，但是需要按照协议的数据帧规定进行封装后发送。因此服务器需要接收数据必须将接收到的字节流进行解码。
protected function unwrap($clientSocket, $msg="")
{
$opcode = ord(substr($msg, 0, 1)) & 0x0F;
$payloadlen = ord(substr($msg, 1, 1)) & 0x7F;
$ismask = (ord(substr($msg, 1, 1)) & 0x80) >> 7;
$maskkey = null;
$oridata = null;
$decodedata = null;
//关闭连接
if ($ismask != 1 || $opcode == 0x8)
{
$this->disconnect($clientSocket);
return null;
}
//获取掩码密钥和原始数据
if ($payloadlen <= 125 && $payloadlen >= 0)
{
$maskkey = substr($msg, 2, 4);
$oridata = substr($msg, 6);
}
else if ($payloadlen == 126)
{
$maskkey = substr($msg, 4, 4);
$oridata = substr($msg, 8);
}
else if ($payloadlen == 127)
{
$maskkey = substr($msg, 10, 4);
$oridata = substr($msg, 14);
}
$len = strlen($oridata);
for($i = 0; $i < $len; $i++)
{
$decodedata .= $oridata[$i] ^ $maskkey[$i % 4];
}
return $decodedata;
}其中得到掩码和控制帧后需要进行验证，如果掩码不为1直接关闭，如果控制帧为8也直接关闭。后面的原始数据和掩码获取是通过websocket协议的数据帧规范进行的。
效果如下
数据交互的过程非常的直接，其中“u”是服务器发送给客户端的，然后客户端发送一段随机字符串给服务器。
三、连接关闭
1、客户端
ws.close();
2、服务器端
需要将维护的用户连接池移除相应的连接用户。
public function disconnect($clientSocket)
{
$found = null;
$n = count($this->users);
for($i = 0; $i<$n; $i++)
{
if($this->users[$i]->socket == $clientSocket)
{
$found = $i;
break;
}
}
$index = array_search($clientSocket,$this->sockets);
if(!is_null($found))
{
array_splice($this->users, $found, 1);
array_splice($this->sockets, $index, 1);
socket_close($clientSocket);
$this->say($clientSocket." DISCONNECTED!");
}
}其中遇到的一个问题就是，如果将上述函数中的socket_close语句提出到if语句外面的时候，当浏览器连接到服务器后，F5刷新页面后会发现出错：
后来发现是重复关闭socket了，这个是因为在unwrap函数中遇到了控制帧直接关闭的原因。因此需要注意浏览器已经连接后进行刷新的操作。最后提供整个封装好的类，https://github.com/OshynSong/web/blob/master/websocket.class.php
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