زمانیکه صحبت از برنامه‌های بلادرنگ میشود با کاربرانی سر و کار داریم که نیاز دارند تا اطلاعات مورد نیاز خود را همواره و بلافاصله در آخرین وضعیت به روز آن مشاهده کنند. در این بین، کلاینت می‌خواهد یک برنامه وب باشد یا سیلورلایت و یا یک برنامه نوشته شده با WPF. حتی برنامه‌های موبایل را نیز باید به این لیست اضافه کرد.
در اینجا کلمه بلادرنگ به معنای ارسال اطلاعات از طرف سرور به کلاینت‌ها با فاصله زمانی بسیار کوتاهی از به روز رسانی اطلاعات صورت گرفته در سمت سرور است.
نمونهای از این برنامه‌ها شامل موارد ذیل هستند:
- اطلاع رسانی همزمان به گروهی از کاربران
- جستجوهای زنده و به روز رسانی‌هایی از این دست
- نمایش بلادرنگ قیمت‌ها و وضعیت تجاری محصولات و سهام‌ها
- بازی‌های تعاملی
- برنامه‌های گروهی و تعاملی (مانند برنامه‌های Chat)
- برنامه‌های شبکه‌های اجتماعی (برای مثال پیام جدیدی دارید؛ شخص خاصی آنلاین یا آفلاین شد و امثال آن)
بنابراین به صورت خلاصه قصد داریم به ارائه بازخوردها و اطلاع رسانی‌های بلادرنگ یا نسبتا سریع و به روز از سمت سرور به کلاینت‌ها برسیم.
برای مثال یک دیتاگرید را درنظر بگیرید. دو کاربر در شبکه صفحه یکسانی را گشوده‌اند و یکی از آن‌ها مشغول به ویرایش و یا حذف اطلاعات است. در ارتباطات بلادرنگ کاربر یا کاربران دیگر نیز باید (یا بهتر است) در زمانیکه گرید یکسانی را گشوده‌اند، بلافاصله آخرین تغییرات را ملاحظه کنند. یا حتی حالتی را درنظر بگیرید که شخصی SQL Server management studio را گشوده و در آنجا مشغول به تغییر اطلاعات گردیده است. در این حالت نیز بهتر است آخرین تغییرات بلافاصله به اطلاع کاربران رسانده شوند.
معرفی الگوی Push service
البته باید دقت داشت که الگوی push service یک الگوی رسمی ذکر شده در گروه‌های مرسوم الگوهای طراحی نیست، اما مفهوم آن سرویسی است که چندین کار ذیل را انجام می‌دهد:
الف) پذیرش اتصالات از چندین مصرف کننده. مصرف کننده‌ها در اینجا الزاما محدود به کلاینت‌های وب یا دسکتاپ نیستند؛ می‌توانند حتی یک سرور یا سرویس دیگر نیز باشند.
ب) قادر است اطلاعات را به مصرف کننده‌های خود ارسال کند. این سرویس می‌تواند یک برنامه ASP.NET باشد یا حتی یک سرویس متداول ویندوز.
ج) در اینجا چندین منبع خارجی مانند یک بانک اطلاعاتی یا تغییرات رخ داده توسط یک سخت افزار که می‌توانند سبب بروز رخدادهایی در push service گردند نیز می‌تواند وجود داشته باشند. هر زمان که تغییری در این منابع خارجی رخ دهد، مایل هستیم تا مصرف کننده‌ها را مطلع سازیم.
پروتکل HTTP و ارتباطات بلادرنگ
پروتکلی که در ارتباطات بلادرنگ مبتنی بر SignalR مورد استفاده قرار می‌گیرد، HTTP است و از قابلیت‌های Request و Response آن در اینجا بیشترین بهره برده میشود. پیاده سازی Push عموما بر مبنای یکی از روش‌های متداول زیر است:
1) Periodic polling
به این معنا که مثلا هر 10 ثانیه یکبار، کاری را انجام بده؛ مانند ارسال متناوب: آیا تغییری رخ داده؟ آیا تغییری رخ داده؟ و .... به همین ترتیب. این روش اصلا بهینه نبوده و منابع زیادی را خصوصا در سمت سرور مصرف خواهد کرد. برای مثال:
function getInfo() {
$.ajax("url", function ( newInfo){
if ( newInfo != null) {
// do something with the data
}
});
// poll again after 20 seconds
setTimeout(getInfo,20000);
}
// start the polling loop
getInfo();
2) Long polling
به آن HTTP Streaming یا Comet هم گفته میشود. این روش نسبتا هوشمند بوده و کلاینت اتصالی را به سرور برقرار خواهد کرد. سرور در این حالت تا زمانیکه اطلاعاتی را در دسترس نداشته باشد، پاسخی نخواهد داد. برای نمونه:
function getNewInfo(){
$.ajax("url", function (newinfo) {
// do something with the data
// start the new request
getNewINfo();
});
}
// start the polling loop
getNewInfo();
این روش نسبت به حالت Periodic polling بهینه‌تر است اما نیاز به اتصالات زیادی داشته و همچنین تردهای بسیاری را در سمت سرور به خود مشغول خواهد کرد.
3) Forever frame
فقط در IE پشتیبانی میشود. در این روش یک Iframe مخفی توسط مرورگر تشکیل شده و از طریق آن درخواستی به سرور ارسال میشود. سپس سرور متناوبا با تزریق اسکریپت‌هایی به این Iframe سبب فراخوانی مجدد وضعیت خود می‌گردد. در این روش نیز به ازای هر درخواست و پاسخ، ارتباطات گشوده و بسته خواهند شد.
4) Server Sent Events یا SSE
این مورد جزو استاندارد HTML5 است. در اینجا اتصالی برقرار شده و داده‌ها از طریق اتصالات HTTP منتقل میشوند.
var eventSrc = new EventSource("url");
// register event handler for the message
eventSrc.addEventListener( "message",function (evt) {
//process the data
});
این روش نیز بسیار شبیه به حالت long polling است. سرور تا زمانیکه اطلاعاتی را برای پاسخ دهی فراهم نداشته باشد، اتصال را باز نگه می‌دارد. به این ترتیب از لحاظ مقیاس پذیری گزینه بهتری است (نسبت به حالتیکه مدام اتصال برقرار و قطع میشود). اکثر مرورگرها منهای نگارش‌های قدیمی IE از این روش پشتیبانی می‌کنند.
تنها تفاوت آن با حالت long polling در این است که پس از ارائه پاسخ به کلاینت، اتصال را قطع نمی‌کند. Long polling نیز اتصال را باز نگه می‌دارد، اما این اتصال را بلافاصله پس از ارائه پاسخ، می‌بندد.
5) Web sockets
Web sockets در سکوی کاری ویندوز، تنها در ویندوز‌های 8، ویندوز سرور 2012 و دات نت 4 و نیم پشتیبانی میشود. هرچند این روش در حال حاضر به عنوان بهترین روش Push مطرح است اما به دلیل محدودیتی که یاد شد، مدتی طول خواهد کشید تا استفاده گسترده‌ای پیدا کند.
var socket = new WebSocket("url");
socket.onmessage = function (msg) {
var newInfo = msg.data;
// do something with the data
}
// client can also send request to server
socket.send(.... )
با این اوصاف آیا راه حل بهتر و میانه‌تری وجود دارد؟
بلی. اگر به وضعیت فعلی سکوی کاری ASP.NET نگاه کنیم:
SignalR را می‌توان مشاهده کرد که در گروه ساخت سرویس‌های آن قرار گرفته است. همانطور که ملاحظه می‌کنید، این سرویس جدید آنچنان وابستگی به سایر اجزای آن نداشته و می‌تواند خارج از ASP.NET نیز مورد استفاده قرار گیرد.
SignalR چیست؟
SignalR راه حلی است سمت سرور برای نوشتن push services. همچنین به همراه کتابخانه‌های سمت کاربری است که ارتباطات push services را در انواع و اقسام سکوهای کاری میسر می‌سازد. SignalR
سورس باز بوده و برای اعمال غیرهمزمان (asynchronous) بهینه سازی شده است.
SignalR بر اساس مدل ذهنی اتصالات ماندگار (persistent connections) طراحی شده است. اتصالات ماندگار را باید به عنوان اتصالاتی سریع و غیرطولانی درنظر گرفت. در اینجا Signal یک اتصال است که اطلاعاتی به آن ارسال می‌گردد و هدف، انتقال قطعات کوچکی از اطلاعات است و هدف، ارسال حجم عظیمی از اطلاعات نیست. برای مثال اطلاع رسانی سریعی صورت گیرد که تغییراتی رخ داده است و سپس ادامه کار و دریافت اطلاعات واقعی توسط فرآیندهای متداول مثلا HTTP GET انجام شود. البته باید دقت داشت SignalR نیز نهایتا از یکی از 5 روش push بررسی شده در این قسمت استفاده می‌کند. اما بر اساس توانایی‌های کلاینت و سرور، به صورت هوشمند بهترین و بهینه‌ترین انتخاب را به کاربر ارائه می‌دهد.
اتصالات ماندگار قسمت سطح پایین SignalR را تشکیل میدهند. سطح بالاتر آن که این مفاهیم را به شکلی کپسوله شده ارائه می‌دهد، Hubs نام دارد که پایه اصلی دوره جاری را تشکیل خواهد داد.
همانطور که عنوان شد، SignalR سورس باز بوده و دارای مخزن کدی عمومی در
GitHub است. همچنین بستههای تشکیل دهنده‌ی آن از طریق NuGet نیز قابل دریافت هستند. این بسته‌ها شامل
هسته SignalR و کلاینت‌های آن مانند کلاینت‌های WinRT، سیلورلایت، jQuery، ویندوز فون8 و امثال آن هستند.
شروع کار با SignalR
تیم SignalR
مثالی مقدماتی از نحوه کار با SignalR را به صورت یک بسته NuGet ارائه داده‌اند که از طریق آدرس و فرمان ذیل قابل دریافت است:
PM> Install-Package Microsoft.AspNet.SignalR.Sample
قبل از اینکه این مثال را دریافت کنید نیاز است ابتدا یک برنامه ASP.NET جدید را آغاز نمائید (تفاوتی نمی‌کند که MVC باشد یا Web forms). سپس دستور فوق را فراخوانی کنید.
پس از دریافت مثال، یکبار پروژه را کامپایل کرده و سپس بر روی فایل StockTicker.html آن کلیک راست نموده و گزینه مشاهده در مرورگر را انتخاب کنید. همچنین برای اینکه این مثال را بهتر مشاهده کنید، بهتر است دو وهله از مرورگر را باز کرده و آدرس باز شده را در آن بررسی کنید تا اعمال تغییرات همزمان به کلاینت‌های متفاوت را بهتر بتوان بررسی و مشاهده کرد.
