websocket入门案例: 构建微信扫小程序码登录系统

概览

WebSocket 想必各位前后端开发都不陌生 , 这种基于TCP的全双工通信协议，比起 HTTP long-polling(长轮询) 来说控制开销少,实时性强。它通过 HTTP/1.1 协议的101状态码进行握手。所以我们使用 nginx 这类来处理它的时候，需要配置协议升级，到 HTTP/1.1版本。

而为了创建Websocket连接，我们通过客户端发出请求，之后服务器进行回应，这个过程通常称为 handshaking。

案例

微信扫码登录，想必各位大家都不陌生，这个被广泛应用到了社会各个场景。

同时还衍生出了，微信扫公众号二维码登录 和 微信扫小程序码登录 , 这些本质上原理也都大差不差。

本文就借着 微信扫小程序码登录 ，这个场景来简单聊聊 websocket 的应用。

方案概括

简单概括一下，用户访问某个网站, 此时浏览器(ClientA) 和 WS Server 之间建立了一个长链接, Server 给这个长链接颁发了一个 id (记为 idA) 。

ClientA 向服务端发送 idA 来请求小程序码，服务端接收后，调用 wxacode.getUnlimited , 把小程序码生成出来，此小程序码的 page 参数为 小程序内的websocket登录页面 (例如 pages/index/wsLogin), 场景值参数 scene 为 idA。生成后返回给回ClientA。

接下来，用户获取小程序码后，使用微信扫码，就进入了我们小程序 (ClientB) 中的 pages/index/wsLogin 页面，同时通过场景值(scene)，拿到了 idA。

用户点击确认登录，我们小程序这里，就会向服务端发送一个触发事件(可以是ws或者http触发)，这个事件用大白话描述一下就是:
小程序这里告诉服务端 用户微信信息xxx来验证登录，同时登录成功之后，我要向 idA 那个 socket 发送一个登录成功的事件，反之则发送未注册事件。

浏览器(ClientA)，检测到这个服务端推送事件后，就能够从服务端获取 token，登录并实时进行页面跳转了。

是不是本质上非常简单？

当然这些作为一个 demo 来说已经够了, 要构建一个高可用的远远不止。

数据交互图

客户端单项通信(扫码登录场景)

客户端双向通信(聊天室IM场景)

(eg. 这只是最简易的场景，真实情况要复杂许多)

代码实现

此 demo 为了方便， ws server 为单例，所有的 socket 实例保存在内存中。

共有三个端，web , mp , server

demo

另一种思路

在上面这个示例中，我们给每个从客户端连接的 ws 请求颁发了一个 id, 然后把它藏入小程序码的参数里，这样由于发 id 这个机制默认是无序的，我们比较难做缓存，万一依赖的第三方服务 宕机，或者 运行缓慢，势必影响我们自身的服务。那么有没有办法，减小这样的不确定性因素呢？

笔者曾经做过一个方案:

更改指定一个 socket.to namespace 里的发号规则，改为 0-999 , 然后先预制参数为 0-999 的小程序码共 1000 张, 把他们上传同步到 CDN 去，并且在数据库中记录下他们的 id, CDN url , 这样用户访问 web 端登录页面时，发现是这个 namespace 的规则，就按照顺序，给一个没有被占用的 id。假设为 10 (之前9位还在保持连接)。

那么它对应的小程序码，就可以通过 getMpQrcodeById 这样的方式，从自己数据库中取出链接，把二维码展示在页面上，同时用户通过微信扫码后登录，也可以进行 client 之间 点对点 的通讯。

不过在用户量大的时候，有可能会遇到码不够用的情况，这种建议可以先预先估计用户数量生码，或者构建一个 job 检测发码数量，实时生码，插入数据库，上传CDN，并刷新 ws 发号规则。

扩展后如图所示:

扩展阅读

多实例模式

在多进程或者集群下如何处理呢？比如 ClientA 连 ServerA, ClientB 连 Server B ,他们这 2 个 Client 之间要如何进行通信呢？

一种还是以单例网关的形式，构建一个注册中心负责统一的收发调度，然后把逻辑运算交给其他的运算服务去做。
另一种是构建一套 发布/订阅机制 (比如 redis 的 Pub/Sub mechanism) , 来保证多个 ws 服务，可以进行相互通信。

协议对应:

http -> ws
https -> wss