웹 소켓(Web Socket)
- 클라이언트와 서버 간 양방향 통신을 지원하는 프로토콜
- HTTP 요청과 다르게 한 번 연결되면 지속적으로 데이터 송수신 가능
- 클라이언트가 요청하지 않아도 서버가 데이터를 보낼 수 있음 (Push
방식 지원)- ws:// 또는 wss://(보안) 방식 활용(web socket security)
- 실시간 통신
필요 이유
= 기존 HTTP 방식의 문제점
- 실시간성 부족
- HTTP 요청-응답 방식은 클라이언트가 요청해야만 서버가 응답 가능
- 실시간 알림, 채팅 등에는 비효율적
- 풀링(Pulling)과 긴 연결(Long Polling)의 한계
- 풀링: 클라이언트가 일정 시간마다 서버에 요청 (과부하 문제)
- 긴 연결: 클라이언트가 연결을 유지하며 서버 응답을 기다림 (비효율적)
| 특징 | HTTP | WebSocket |
|---|---|---|
| 연결 방식 | 요청-응답 방식 | 지속적인 연결 유지 |
| 통신 방식 | 클라이언트가 요청하면 서버가 응답 | 서버와 클라이언트가 자유롭게 송수신 가능 |
| 활용 사례 | REST API, 정적 페이지 요청 | 실시간 채팅, 알림 시스템, 주식 데이터 스트리밍 |
WebSocket 프로토콜 구조
pip3 install 'uvicorn[standard]'
- Handshake
- HTTP 요청을 통해 WebSocket 연결 수립 (이 때 Upgrade: websocket헤더 사용)
- 기존 HTTP 요청을 WebSOcket통신으로 전환하는 과정
- 클라이언트와 서버간에 WebSocket 연결을 수립하기 위해 수행하는 초기 단계를 의미
- 클라이언트가 서버에 WebSocket 요청을 보냄 (Upgrade 요청
- 서버가 WebSocket 연결을 허용하면 응답 (101 Switching Protocols)
- WebSocket 연결이 수립되고, 지속적인 데이터 통신 가능
- 메시지 송수신 (Message Exchange)
- 텍스트 또는 바이너리 메시지 교환
- 연결 종료(Connection Close)
- 클라이언트 또는 서버가 연결 종료
🧑💻 서버 구현
from fastapi import FastAPI, WebSocket
app = FastAPI()
@app.websocket("/ws") # 보편적으로 /ws로 url을 지정
async def websocket_endpoint(websocket: WebSocket): # 실시간으로 여러 요청을 처리하기에 비동기가 적합
await websocket.accept() # WebSocket 연결 수락
while True: 서버를 게속 유지하기위해 (돌리기 위해)
data = await websocket.receive_text() # 클라이언트 메세지 수신
await websocket.send_text(f"서버 응답: {data}") # 클라이언트에게 응답- postman 설정
WebSocket 서버 구현 - Disconnect 1000
- Starlette.websockets.WebSocketDisconnect: (1000, ‘’)
- 에러코드 1000: WebSocket이 정상적으로 종료됨
- 클라이언트(예: Postman, 브라우저)가 WebSocket 연결을 닫으면
서버에서 발생하는 오류
- 해결 방법: try-except을 추가하여 예외 처리
- fastapi에서 WebSocketDisconnect을 import 후, except 처리
from fastapi import FastAPI, WebSocket, WebSocketDisconnect
app = FastAPI()
@app.websocket("/ws")
async def websocket_endpoint(websocket: WebSocket):
await websocket.accept()
try:
while True:
data = await websocket.receive_text()
await websocket.send_text(f"서버 응답 : {data}")
except WebSocketDisconnect:
print("클라이언트 연결 종료")WebSocket을 활용한 실시간 기능
- 대표적인 서비스 사례
- 실시간 채팅: 카카오톡, 슬랙, 디스코드 등
- 실시간 알림 시스템: SNS 알림, 주문 처리 상태 알림 등
- 실시간 주식 데이터 스트리밍: 증권 거래소 API
- 실시간 협업 기능: Google Docs같은 실시간 편집
실시간 알림 시스템 구현
- 기본 개념
- 클라이언트(Web, Mobile 등)가 서버와 WebSocket 연결을 맺음
- 서버가 특정 이벤트(예: 주문 완료, 메시지 도착, 좋아요 등) 감지
- 서버가 연결된 모든 클라이언트에게 즉시 알림 전송
- 시스템 구성도
- 여러 클라이언트가 WebSocket을 통해 서버에 연결될 수 있도록 구성
- ConnectionManager 클래스를 만들어 연결 관리
- 사용자가 연결을 끊으면 자동으로 제거됨
class ConnectionManager:
"""WebSocket 연결관리"""
def __init__(self): # 연결된 사용자 리스트
self.active_connections: List[WebSocket] = []
async def connect(self, websocket: WebSocket):
""" 클라이언트가 websocket 연결을 요청하면 리스트에 추가 """
await websocket.accept()
self.active_connections.append(websocket)
def disconnect(self, websocket: WebSocket):
self.active_connections.remove(websocket)
async def broadcast(self, message: str):
""" 모든 연결된 클라이언트에게 메세지 전송 """
for connection in self.active_connections:
await connection.send_text(message)
manager = ConnectionManager()
# 특정 요청을 감지하면 서버가 사용자에게 전달- 특정 사용자에게만 1:1 알림 보내기
from typing import Dict, List
from fastapi import FastAPI, WebSocket, WebSocketDisconnect
app = FastAPI()
class ConnectionManager:
def __init__(self):
self.active_connections: Dict[str, WebSocket] = {}
async def connect(self, websocket: WebSocket, username: str):
""" 특정 사용자의 WebSocket 연결 관리 """
await websocket.accept()
self.active_connections[username] = websocket
def disconnect(self, username: str):
""" 사용자가 연결을 끊으면 제거 """
if username in self.active_connections:
del self.active_connections[username]
async def send_private_message(self, username: str, message: str):
""" 특정 사용자에게 메세지 전송 """
if username in self.active_connections:
await self.active_connections[username].send_text(message)
manager = ConnectionManager()
@app.websocket("/ws/{username}")
async def websocket_endpoint(username: str,websocket: WebSocket):
""" 클라이언트가 /ws 경로로 WebSocket 연결 요청 """
await manager.connect(websocket, username)
try:
while True:
data = await websocket.receive_text()
await manager.send_private_message(username, f"📢 개인 메시지: {data}")
except WebSocketDisconnect:
manager.disconnect(username)
@app.post("/send-message/{username}")
async def send_message(username: str, message: str):
""" 특정 사용자에게 메시지를 전송하는 API (Postman 테스트용) """
await manager.send_private_message(username, message)
return {"message": f"📢 {username}에게 메시지 전송 완료!"}- postman
WebSocket 보안 강화
- 보안 프로토콜 적용 (wss://)
- DDos 공격 방어
- 디도스: 고의로 접속량을 폭주시켜 서버를 마비시키는 것
- IP 기반 연결 제한
- Rate Limiting: 일정 시간 내 특정 요청 횟수 초과 시 차단
- Cloudflare, AWS WAF 같은 방화벽 솔루션 활용
WebSocket 성능 최적화
- WebSocket Keep-Alive 설정
- 기본적으로 장시간 연결을 유지하므로 서버 부하 발생 가능
- Ping/Pong 메시지를 사용하여 비활성 연결 종료
- 특정 시간마다 클라이언트와 서버 간 메시지 송수신
while Ture:
await websocket.send_text("ping")
await asyncio.sleep(30) # 30초마다 ping 전송- 로드 밸런싱 Load Balancing
- 하나의 서버가 많은 요청을 처리하면 서버 과부하 발생
- 여러 개의 서버를 사용하여 트래픽을 분산
- 클라이언트 요청을 여러 서버 중 하나로 자동으로 분배
