WebSockets gibt es schon seit über einem Jahrzehnt, aber das Echtzeit-Web existierte schon lange, bevor sie kamen. Dieses vorangegangene “Echtzeit”-Web war in der Regel langsamer und schwer zu erreichen. Dies wurde durch das Hacken verfügbarer Webtechnologien erreicht, die nicht in erster Linie für Echtzeitanwendungen entwickelt wurden. Es gab keine Lösung mit TCP/IP-Socket-ähnlichen Funktionen in einer Webumgebung, die alle Probleme im Zusammenhang mit dem Betrieb in einer Webumgebung ausräumen konnte.
WebSockets: Eine kurze Geschichte
Mitte 2008 wurden die Einschränkungen und Schmerzen bei Implementierungen mit langjährigen HTTP-Verbindungen besonders von zwei Entwicklern gespürt. Ian Hickson und Michael Carter. Nach der Zusammenarbeit an der W3C-Mailingliste und dem Internet Relay Chat (IRC) entwickelte das Duo den Plan, einen neuen Standard für moderne, bidirektionale Echtzeitkommunikation im Web einzuführen – und prägte den Namen “WebSockets”. Die Idee fand schließlich ihren Weg in den W3C-HTML-Standard, woraufhin Michael Carter der Kometen-Community in einem Artikel WebSockets vorstellte.
Im Jahr 2010 war Google Chrome 4 der erste Browser, der seine Unterstützung für WebSockets auslieferte, andere Browser folgten kurz darauf. Das WebSocket-Protokoll (RFC 6455) wurde 2011 auf der IETF-Website veröffentlicht. Heutzutage bietet praktisch jeder moderne Browser volle Unterstützung für WebSockets. Außerdem unterstützen Android- und iOS-basierte Browser seit 2013 WebSockets, was bedeutet, dass die aktuelle allgemeine Landschaft WebSockets insbesondere im Jahr 2022 robust unterstützt.
Was genau ist ein WebSocket?
Ein WebSocket ist ein Computerkommunikationsprotokoll, das eine persistente Vollduplex-Kommunikation zwischen einem Server und einem Client über eine einzelne TCP-Verbindung ermöglicht. WebSockets bietet die Möglichkeit, Daten bei Datenänderungen auf dem Server an den Client zurückzusenden, ohne dass der Client Anforderungen stellt. Diese bidirektionale Kommunikation ist von enormer Bedeutung für die Reaktionsfähigkeit von Anwendungen mit gleichzeitigen Verbindungen und dynamischen Inhalten. WebSockets eignen sich ideal für Datensynchronisierung und -aktualisierung in Echtzeit, Videokonferenzen, VoIP, Live-Text-Chat, IoT-Steuerung und -Überwachung. Multiplayer-Online-Spiele zum Beispiel werden mit WebSockets viel besser abschneiden.
Bevor ein Client/Webbrowser und ein Server miteinander kommunizieren können, muss eine Verbindung zwischen ihnen hergestellt werden. Der Client initiiert den Prozess, indem er eine HTTP-Anforderung mit einem Upgrade-Header an den Server sendet, der in der Anforderung enthalten ist. Zum Beispiel:
GET ws://websocket.dotcom-monitor.com/ HTTP/1.1 Origin: http://example.com Connection: Upgrade Host: websocket.dotcom-monitor.com Upgrade: websocket
Diese Anforderung informiert den Server darüber, dass der Client eine WebSocket-Verbindung herstellen möchte. Und wenn der Server WebSockets unterstützt, akzeptiert er den Handshake, indem er einen Upgrade-Header in der Antwort sendet. Zum Beispiel:
HTTP/1.1 101 WebSocket Protocol Handshake Date: Wed, 16 Oct 2013 10:07:34 GMT Connection: Upgrade Upgrade: WebSocket
Nachdem der Handshake abgeschlossen ist, können beide Parteien damit beginnen, Daten aneinander zu senden. Noch wichtiger ist, dass die Kommunikation im Vergleich zu herkömmlichen HTTP-Anfragen viel schneller erfolgt, da diese Daten nur aus den Daten Ihrer Anwendung und nicht aus HTTP-bezogenen Attributen wie Headern bestehen.
WebSockets im Vergleich zu HTTP und AJAX
Im Gegensatz zu Protokollen wie HTTP und AJAX, die nur auf Anfrage des Clients kommunizieren, ermöglicht die Vollduplex-Natur von WebSockets dem Server, jederzeit die Kommunikation mit dem Client zu initiieren. Das WebSocket-Protokoll ähnelt einer interruptbasierten Anwendung, die keinem abfragebasierten Vorgang folgt. In der Websprache bewegen wir uns von den HTTP-basierten Insignien und dem Paradigma, bei dem ein Client kontinuierlich die Kommunikation mit dem Server initiieren und dann das Abrufen neuer Daten anfordern muss. Es ist wichtig zu beachten, dass der Server in HTTP keine neuen Daten an den Client übertragen kann, selbst wenn sich der Status ändert, sondern nur auf Anfrage des Clients.
Dies ist für Echtzeitanwendungen sehr nachteilig, insbesondere wenn die Kundenanforderungen skaliert werden. WebSockets stellt eine persistente, bidirektionale Kommunikation her, die es dem Server ermöglicht, den Client zu aktualisieren, ohne dass kontinuierlich Anforderungen erforderlich sind. Dies ermöglicht nicht nur eine Verbindung mit geringer Latenz zwischen einem Client und einem Server, sondern reduziert auch den Netzwerkverkehr, da ein Client bei der Anforderung des Servers kein Paket mehr senden muss. Der Server überträgt die Daten einfach an den Client, sobald sie verfügbar sind oder wenn sich ihr Zustand ändert.
Welche Anwendungen können Sie mit WebSockets erstellen?
Die Echtzeitanwendung von WebSockets ist endlos. Heutzutage implementieren Entwickler einfache WebSockets als Basis für Echtzeitanwendungen und -dienste. Da WebSockets zunehmend von allen gängigen Browsern unterstützt werden, verlieren Lösungen, die auf langen Polling-Fallbacks basieren, schnell an Attraktivität. Infolgedessen geben viele Entwickler jetzt Bibliotheken zugunsten von WebSockets-APIs auf. WebSockets können als Basis für eine bidirektionale Echtzeitfunktionalität über die TCP-Verbindung verwendet werden. Aufgrund seiner Fähigkeit, ein Signal schnell an ein Gerät zu übertragen, kann ein WebSocket eine hervorragende Lösung für das Übertragen von Daten zwischen zwei Geräten sein. Dies macht WebSockets zu einer Blaupause für die Entwicklung von Echtzeitanwendungen sowohl auf dem Handy als auch im Web – für alles, was einen Client und Server hat.
WebSocket-Möglichkeiten
Kontinuierliche Verbindung
WebSockets ermöglicht eine konstante Verbindung zwischen einem Server und einem Client. Auf diese Weise können Daten jederzeit in beide Richtungen weitergeleitet werden, ohne dass ein Client eine Anfrage senden muss. Dies ist sehr wichtig in Fällen, in denen der Client relativ schnell über die Vorgänge auf dem Server informiert werden muss.
Effizienz
WebSockets bieten eine effiziente Möglichkeit, Daten in beide Richtungen zu senden. Der Datenrahmen ist gut organisiert und kann effizient gesendet werden, im Gegensatz zu einer HTTP-Anforderung, die Header, Cookies usw. enthält.
Geringe Latenz
Mit WebSockets gibt es nur eine sehr kurze Antwortzeit. Daten können schneller empfangen werden, da die Verbindung bereits hergestellt ist, und daher sind keine zusätzlichen Paket-Roundtrips erforderlich, um eine TCP-Verbindung herzustellen.
WebSocket-Hindernisse
Probleme bei der Skalierung
Obwohl es eine komplexe Aufgabe zu sein scheint, ist die Entwicklung einer WebSocket-basierten Echtzeitfunktionalität nur ein Viertel der Herausforderung. Natürlich gibt es viele WebSocket-Anwendungen, die mit einer angemessenen Anzahl von Benutzern mithalten können, aber nichts in der Größenordnung von LinkedIn und Facebook, die Hunderte von Millionen Benutzern haben. Wenn Ihre Benutzerbasis in die Höhe schnellt, setzen Skalierungs- und Betriebsherausforderungen ein. Selbst mit WebSockets umfasst die Entwicklung und Skalierung eines zuverlässigen Echtzeitsystems eine Reihe komplexer Verfahren und Orchestrierungshürden. Im Laufe der Zeit können drei Viertel Ihrer Zeit und Ihres Geldes durch die Skalierung und Wartung Ihres Echtzeitsystems verschlungen werden.
Auswirkungen auf die Kosten
Um eine erfolgreiche Anwendung in einer Produktionsumgebung zu unterstützen, benötigen Sie eine ausgeklügelte Bereitstellung, mehrere redundante Server, neue Arten von Überwachungstools, Wartung und technische Wartung. Sobald eine Anwendung zu funktionieren beginnt, ist die Aufrechterhaltung eines Echtzeitnetzwerks für das Daten-Streaming mit Redundanz, Geo-Routing, geografischer Serververteilung, hoher Zuverlässigkeit und Latenzüberwachung eine erhebliche finanzielle Belastung für jedes Unternehmen. Softwareunternehmen, die ihre eigenen Echtzeitanwendungen entwickeln und warten, verwickeln sich oft darin, 50 Prozent oder mehr ihres technischen Aufwands für die Wartung ihrer Echtzeitinfrastruktur aufzuwenden, anstatt ihre Bemühungen auf die Verbesserung des Wertversprechens ihrer Anwendung zu konzentrieren.
Implementierung
WebSockets sind im Allgemeinen etwas komplizierter als HTTP. Während Sie mit Telnet eine HTTP-Verbindung herstellen können, werden Sie dies wahrscheinlich nicht mit einem WebSocket tun. Angenommen, Sie haben die Handshake-Anforderungen ignoriert, können Sie die zu sendenden Daten immer noch nicht richtig maskieren und einrahmen. Folglich würde der Server die Verbindung beenden.
Wann ist ein WebSocket in der Regel für eine Anwendung geeignet?
Im Echtzeit-Web geht es bei WebSockets nicht nur um Unmittelbarkeit. Sie bieten Dinge wie Reaktionsfähigkeit, Synchronisierung und Effizienz. Wie bei HTTP verfügt ein WebSocket über eine Reihe von Szenarien, die veranschaulichen, wo es für ein Projekt die bessere Wahl sein kann. Zu diesen Szenarien gehören:
- Schnelle Reaktionszeit. Wenn ein Client schnell auf eine Änderung reagieren muss, insbesondere auf eine unvorhersehbare, ist ein WebSocket nützlich. Ein Beispiel ist eine Chat-Anwendung, in der mehrere Benutzer in Echtzeit chatten können. Im Gegensatz zu Representational State Transfer (REST) weist ein WebSocket eine höhere Effizienz auf, da er keinen Anforderungs- oder Antwortaufwand für einzelne gesendete oder empfangene Nachrichten erfordert.
- Laufende Updates. Wenn ein Client kontinuierlich über den Status einer Ressource informiert werden möchte, funktionieren WebSockets besser. Sie sind besonders wichtig, wenn ein Kunde nicht erkennen kann, wann eine Änderung eintreten kann
- Ad-hoc-Nachrichten. Ein WebSocket folgt nicht dem Anforderungsantwortprotokoll. Beide Enden der Verbindung können jederzeit eine Nachricht senden, und es ist nicht vorgesehen, dass eine Nachricht angibt, dass sie mit einem anderen verknüpft ist. Dadurch eignen sich die Web-Sockets gut für “Fire and Forget”-Szenarien.
- Hochfrequente Nachrichten mit kleinen Nutzlasten. WebSockets bieten eine stabile, persistente Verbindung für den Austausch von Nachrichten, was bedeutet, dass für jede Nachricht keine zusätzlichen Steuern anfallen, um den Transport einzurichten. Steuern wie das Aushandeln von Inhalten, der Austausch sperriger Header und das Einrichten von SSL werden nur einmal beim Aufbau der ersten Verbindung erhoben. Mit anderen Worten, es gibt keine Steuer auf einzelne Nachrichten.
Insgesamt sind WebSockets leistungsstarke Tools für diejenigen, die ihrer Web- oder mobilen Anwendung Echtzeitfunktionen hinzufügen möchten. Sie lösen einige der größten Probleme, die mit der Serverkommunikation verbunden sind, indem sie die Lücke bei der Zwei-Wege-Vollduplex-Kommunikation schließen. WebSockets ermöglicht es sowohl dem Client als auch dem Server, Daten zu senden, wann immer sie möchten, im Gegensatz zu allen anderen älteren Methoden. Dies führt zu einer erheblichen Verbesserung der Leistung und einer Verringerung der Datenlatenz. Durch ihre leichtgewichtige Verbindung ermöglicht WebSockets, dass Verbindungen länger aufrechterhalten werden können, ohne Kompromisse bei der Leistung einzugehen.
Überwachen von WebSocket-basierten Webanwendungen
In einer Zeit, in der Online-Nutzer eine Ladezeit von weniger als 2 Sekunden erwarten, ist die Leistung Ihrer Webplattform jetzt gewichtiger als je zuvor. Die komplexen Technologien, die in moderne Webseiten integriert sind, können es jedoch ziemlich schwierig machen, Lasttests und Leistungsüberwachung durchzuführen. Dennoch müssen Sie die erste Person sein, die weiß, ob bei Ihrer Webanwendung Ausfälle oder Ausfallzeiten auftreten, nicht Ihre Kunden oder Besucher.
Eine WebSocket-basierte Anwendung kann entweder über synchrone oder asynchrone WebSocket-Aufrufe kommunizieren. Technisch gesehen ist es einfach, die Leistung synchroner Aufrufe zu verfolgen. Sie würden einfach eine Anfrage an den Server senden und auf die Antwort warten. Es kann jedoch eine Herausforderung sein, wenn Sie dies in großem Maßstab tun möchten, um Leistungsbenchmarks unter hoher Last zu erstellen. In solchen Fällen können synthetische Überwachungslösungen Ihnen helfen, die Leistung Ihrer Anwendung kontinuierlich zu überwachen. Synthetische APMs überwachen Ihre WebSocket-basierten Anwendungen von Geräten und echten Browsern auf der ganzen Welt und können Ihnen helfen, Probleme im Zusammenhang mit Skalierung, Leistung und Reaktionsfähigkeit aufzuspüren.
Asynchrone Aufrufe hingegen sind schwierig zu überwachen, da sie keinen Client erfordern, um die Anforderung zu initiieren. Dabei sendet der Server von sich aus Daten an den Client. Und da asynchrone WebSocket-Aufrufe die Echtzeitbenachrichtigungen des Internets unterstützen, ist ihre Überwachung von entscheidender Bedeutung. Synthetische Überwachungslösungen sind hier die einzigen praktikablen Optionen, da sie häufig aus ausgeklügelten und proprietären Mechanismen bestehen, um die Leistung asynchroner WebSocket-Aufrufe in großem Umfang zu messen.
Wie erfolgt die Überwachung von Webanwendungen?
Während es für Ihr Unternehmen von entscheidender Bedeutung ist, Ihre Webanwendung online zu haben, können Sie nicht 24 Stunden am Tag auf Ihren Monitor starren, um mögliche Probleme zu lösen, oder immer wieder auf die Taste F5 tippen, um zu versuchen, neu zu laden – es wird nicht funktionieren. Selbst die Einrichtung einer Kommandozentrale mit einem Überwachungsteam ist möglicherweise nicht machbar, zumindest nicht für kleine und mittlere Unternehmen. Tools zur Überwachung von Webanwendungen sind von entscheidender Bedeutung, um Probleme zu lokalisieren und eine gesunde Webanwendung aufrechtzuerhalten, bevor sie Ihren Umsatz beeinträchtigen.
Bei der Überwachung von Webanwendungen wird die Verfügbarkeit und Leistung einer Webseite oder einer Webanwendung überprüft, um sicherzustellen, dass eine Webressource für Onlinebenutzer immer verfügbar ist. Es umfasst eine Reihe von Variablen wie Netzwerk, Serverkonnektivität und Datenbank. Ein Überwachungssystem kann auch die Leistungsmetriken der Interaktion einer Computerplattform mit einer Anwendung aufzeichnen.
Lösungen für die Überwachung von Webanwendungen
Wenn bei einer Webanwendung technische Schwierigkeiten auftreten, fungiert ein Webanwendungsmonitor als Warnsystem, das sofortige Benachrichtigungen ausgibt, wenn eine Webanwendung nicht ordnungsgemäß geladen oder gerendert wird. Die Web Application Monitoring-Lösung von Dotcom-Monitor verwendete ein webbasiertes Skripting-Tool namens EveryStep Web Recorder. Der Rekorder kann einfach und schnell Benutzerpfade erstellen, die zur späteren Überwachung hochgeladen werden können. Die Lösung zur Überwachung von Webanwendungen kann nach einem bestimmten Zeitintervall (bis zu einer Minute) automatische Online-Überprüfungen durchführen, um nicht nur festzustellen, ob die Anwendung aktiv ist, sondern auch zu bestätigen, dass der Inhalt aus Sicht des Endbenutzers ordnungsgemäß gerendert wird. Sobald ein Fehler erkannt wird, sendet die Lösung eine Warnung an die zuständigen Teammitglieder, damit diese das Problem schnell beheben können, bevor viele andere Benutzer betroffen sind. Neben den Fehlerinformationen enthält der Bericht relevante Wasserfalldiagramme und Leistungsdaten.
Warum sollten Sie Ihre Websocket-basierte Webanwendung überwachen?
Verschiedene Gründe können dazu führen, dass eine Website oder Anwendung fehlschlägt. Ein Problem mit Ihrem Hosting-Provider, Hacking oder einfach der Ausfall Ihrer Datenbank sind nur einige Gründe. Folglich müssen Sie Ihre Webanwendung genau überwachen, um sicherzustellen, dass sie jederzeit zugänglich und sichtbar ist. Mit Tools zur Überwachung von Webanwendungen können Sie Probleme wie die folgenden schnell entschärfen:
- Schlupflöcher und Sicherheitslücken, die Ihre Webanwendung anfällig für Hackerangriffe machen
- Hardwarefehler bei Ihrem Webhost
- Eine Ausfallzeit/Unzugänglichkeit Ihrer Zahlungsgateways, die Verkäufe verhindern
- Eine langsame Geschwindigkeit, die potenzielle Kunden wahrscheinlich von Ihrer Webseite oder Ihrem Online-Shop abschreckt
- Imageschaden durch Kundenunzufriedenheit
- Schlechte Suchrankings
Zusammenfassung: Überwachung von WebSocket-Anwendungen
Es ist wichtig zu beachten, dass nur Überwachungstools mit Unterstützung für WebSockets verwendet werden können, um die Leistung von Anwendungen zu überwachen, die mit WebSockets erstellt wurden. Ein ausgezeichnetes Überwachungstool sollte über die folgenden Funktionen verfügen:
- Überwachung der Leistung von Webanwendungen: Ein Überwachungstool sollte die Antwortzeit aller überwachten Webseiten überprüfen.
- Überwachung mobiler Webanwendungen: Ein Monitoring-Tool sollte die Leistung Ihrer Webanwendung auf tragbaren Geräten bewerten und Sie bei wesentlichen Anpassungen beraten.
- Überwachung des Seiteninhalts: Sollte gelegentlich den Inhalt Ihrer Anwendung überprüfen und Sie im Falle einer Änderung warnen.
- Minutengenaue Prüfungen: Ein Tool zur Überwachung von Webanwendungen sollte Ihre Webanwendung so oft wie einmal pro Minute überprüfen.
Der Einsatz der Webanwendungsüberwachungslösung von Dotcom-Monitor, die gründliche, systematische Überprüfungen bietet, ist der sicherste Weg, um sicherzustellen, dass Ihre Webanwendungen optimal funktionieren. Erfahren Sie, wie schnell Sie Skripts erstellen und Ihre WebSocket-basierten Anwendungen überwachen können. Testen Sie die Webanwendungsüberwachungslösung 30 Tage lang kostenlos.
