基于Socket的聊天室实现原理

基于Socket的聊天室实现原理

福建泉州数据通信局 林天山
（[e-mail]）

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---- Socket聊天室基本原理是，抛开OGI和WWW服务器，根据HTML规范，接收到浏览器的请求以后，模仿WWW服务器的响应，将聊天内容发回浏览器。在浏览器看来就像浏览一个巨大的页面一样始终处于页面联接状态， 这就是一个专门的聊天服务器，一个简化了的WWW服务器。

----这样相比CGI方式来说，Socket聊天室的优点就很明显：

1. 不需要专门的WWW服务器，在聊天服务器里完成必要的工作，避开耗时的CGI 过程。
2. 如果使用单进程服务器，就不需要每次产生新进程。
3. 数据交换完全在内存中进行，不用读写文件。
4. 不需要定时刷新，减少屏幕的闪烁，减少对服务器的请求次数。

----下面我们来看看具体实现流程。

一、 聊天服务器实现流程

----下图是服务器程序流程：

----上图中的“处理用户输入”部分可以细化为下图：

----用户数据输入都是通过URL传送，下面是几个URL实例，结合后面客户端流程，可以更好地理解系统结构。

----这是一个用户名密码均为‘aaa'的聊天用户登录系统，说了一句话“hello”，然后退出所产生的一系列请求，其中密码用系统函数crypt加密过：

    /login?name=aaa＆passwd=PjHIIEleipsEE
    /chat?sid=ZUyPHh3TWhENKsICnjOv＆passwd=PjHIIEleipsEE
    /talk?sid=ZUyPHh3TWhENKsICnjOv＆passwd=PjHIIEleipsEE
    /names?sid=ZUyPHh3TWhENKsICnjOv
/doTalk?sid=ZUyPHh3TWhENKsICnjOv
 ＆passwd=PjHIIEleipsEE＆message=hello
    /leave?sid=ZUyPHh3TWhENKsICnjOv＆passwd=PjHIIEleipsEE

二、 客户端具体登录过程

---- 我们先看看聊天界面：

----聊天界面由三个frame组成，其中chat帧是聊天内容显示部分，talk帧是用户输入部分，包括聊天内容输入、动作、过滤以及管理功能都在这一帧输入，names是在线名单显示部分，这一部分是定时刷新的。

---- 让我们从浏览器的角度来看看进入聊天室的过程。

---- 1.首先浏览器请求页面：
---- http://host:9148/login?name=NAME＆passwd=PWD

---- 此时产生了一个连接到服务器聊天端口的Socket联接，并发送了一行数据：
---- GET /login?name=NAME＆passwd=PWD HTTP/1.1

----2.服务器生成一个session ID，验证密码以后，发回：

    HTTP/1.1 200 OK
    <其他头信息>
    Content－TYPE: text/html
    <空行>
    
    ……

    ……
    

----然后服务器关闭Socket联接。

----3.浏览器收到以上html文件后，将会依次打开三个联接（其中的＄sid和＄encrypt_pass是变量）：

    /chat?sid=＄sid＆passwd=＄encrypt_pass 
    /talk?sid=＄sid＆passwd=＄encrypt_pass 
    /names?sid=＄sid

----这三个联接中的第一个联接chat在整个聊天过程中都是保持联接的，这样从浏览器角度来看，就是一个始终下载不完的大页面，显示效果上就是聊天内容不是靠刷新来更新，而是不断地向上滚动。通过察看html代码可以看到，只有< html >< body >，然后就是不断增加的聊天内容，没有< /body >< /html >。

---- 另外两个联接在页面发送完毕以后，Socket就关闭了。

---- 这样一次登录聊天室实际上有四次Socket联接，但登录完成以后，只有chat帧的Socket是保持联接的，用于接收来自服务器的聊天信息，这是 Socket聊天室的关键所在。

----在服务器端储存了所有参加聊天的客户的chat Socket，当有人发言时，服务器就向所有chat Socket发送聊天内容。

---- Talk与names帧的html实际上和普通的form是一样的。

---- 4.在用户登录以后，服务器端保存了一张包括用户信息的表格：

---- 在perl实现中，我们使用哈希结构储存信息，以session ID 作为key索引。这样的存储结构便于存取数据，回收空间。每个客户信息是一个数组：

    [socket,name,passwd,privilige,filter,login_time,color]
    socket:储存chat帧socket联接
    name:用户名
    passwd:密码
    privilige:权限
    filter:某个用户的过滤列表的引用(reference)
    login_time:记录登录时间，以便以后清除一些超时联接
    color:用户聊天颜色

----以上用户数据大部分是在login阶段，用户通过密码验证以后填入的。只有chat Socket要等到chat帧显示以后才得到。如果超过一定时间，Socket 还是没有填入，说明浏览器取得主框架以后连接中断了，这时候就需要删除该用户数据。

---- 以上是聊天室核心部分，其他部分，如用户注册、改密码等可以沿用CGI聊天室代码。

三、 需要改进的地方

---- 目前提供了聊天、悄悄话、动作这些基本聊天功能以及过滤用户名单这样的附加功能。管理功能完成了踢人、查IP、任命室主。今后需要改进的地方有：

----稳定性：目前聊天室还没有经过大用户量测试，稳定性还不能充分保证。由于是单进程循环服务器，某个用户通信死锁将导致所有人死锁。如果采用并发多进程服务器，可以使稳定性得到提高。但这样的系统对服务器资源消耗也会大许多。

---- 功能：自建聊天室等功能还没有完成，这些外围功能在稳定性有保证以后就可以比较容易地加入。