具体的websocket协议在rfc6455里面有，这里简要说明一下。websocket通信需要先有个握手的过程，使得协议由http转变为webscoket协议，然后浏览器和服务器就可以利用这个socket来通信了。
首先浏览器发送握手信息，要求协议转变为websocket
GET / HTTP/1.1
Host: example.com
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==
Origin:
服务器接收到信息后，取得其中的Sec-WebSocket-Key，将他和一个固定的字符串258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11做拼接，得到的字符串先用sha1做一下转换，再用base64转换一下，就得到了回应的字符串，这样服务器端发送回的消息是这样的
HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=
这样握手就完成了，用python来实现这段握手过程的话就是下面这样。
def handshake(conn):
key =None
data = conn.recv(8192)
if not len(data):
return False
for line in data.split('\r\n\r\n')[0].split('\r\n')[1:]:
k, v = line.split(': ')
if k =='Sec-WebSocket-Key':
key =base64.b64encode(hashlib.sha1(v +'258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11').digest())
if not key:
conn.close()
return False
response ='HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n'\
'Upgrade: websocket\r\n'\
'Connection: Upgrade\r\n'\
'Sec-WebSocket-Accept:'+ key +'\r\n\r\n'
conn.send(response)
return True
握手过程完成之后就是信息传输了，websocket的数据信息格式是这样的。
+-+-+-+-+-------+-+-------------+-------------------------------+
0 1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-------+-+-------------+-------------------------------+
|F|R|R|R| opcode|M| Payload len |Extended payload length|
|I|S|S|S| (4) |A| (7) | (16/64) |
|N|V|V|V| |S| | (if payload len==126/127) |
| |1|2|3| |K| | |
+-+-+-+-+-------+-+-------------+ - - - - - - - - - - - - - - - +
| Extended payload length continued, if payload len == 127 |
+ - - - - - - - - - - - - - - - +-------------------------------+
| | Masking-key, if MASK set to 1 |
+-------------------------------+-------------------------------+
| Masking-key (continued) | Payload Data |
+-------------------------------- - - - - - - - - - - - - - - - +
: Payload Data continued ...:
+ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - +
| Payload Data continued ...|
+---------------------------------------------------------------+
值得注意的是payload len这项，表示数据的长度有多少，如果小于126，那么payload len就是数据的长度，如果是126那么接下来2个字节是数据长度，如果是127表示接下来8个字节是数据长度，然后后面会有四个字节的mask，真实数据要由payload data和mask做异或才能得到，这样就可以得到数据了。发送数据的格式和接受的数据类似，具体细节可以去参考rfc6455，这里就不过多赘述了。
Python的Websocket客户端：Websocket-Client
Websocket-Client 是 Python 上的 Websocket 客户端。它只支持 hybi-13，且所有的 Websocket API 都支持同步。
Installation
This module is tested on Python 2.7 and Python 3.x.
Type "python setup.py install" or "pip install websocket-client" to install.
Caution!
from v0.16.0, we can install by "pip install websocket-client" for python 3.
This module depend on
six
backports.ssl_match_hostname for Python 2.x
Python通过websocket与js客户端通信示例分析
这里，介绍如何使用 Python 与前端 js 进行通信。
websocket 使用 HTTP 协议完成握手之后，不通过 HTTP 直接进行 websocket 通信。
于是，使用 websocket 大致两个步骤：使用 HTTP 握手，通信。
js 处理 websocket 要使用 ws 模块； Python 处理则使用 socket 模块建立 TCP 连接即可，比一般的 socket ，只多一个握手以及数据处理的步骤。
包格式
js 客户端先向服务器端 python 发送握手包，格式如下：
GET /chat HTTP/1.1
Host: server.example.com
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==
Origin:
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
Sec-WebSocket-Version: 13
服务器回应包格式：
HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=
Sec-WebSocket-Protocol: chat
其中， Sec-WebSocket-Key 是随机的，服务器用这些数据构造一个 SHA-1 信息摘要。
方法为： key+migic ， SHA-1 加密， base-64 加密
Python 中的处理代码:
MAGIC_STRING = '258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11'
res_key = base64.b64encode(hashlib.sha1(sec_key + MAGIC_STRING).digest())
握手完整代码
js 端
js 中有处理 websocket 的类，初始化后自动发送握手包，如下：
var socket = new WebSocket('ws://localhost:3368')
Python 端
Python 用 socket 接受得到握手字符串，处理后发送
HOST = 'localhost'
PORT = 3368
MAGIC_STRING = '258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11'
HANDSHAKE_STRING = "HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n" \
"Upgrade:websocket\r\n" \
"Connection: Upgrade\r\n" \
"Sec-WebSocket-Accept: {1}\r\n" \
"WebSocket-Location: ws://{2}/chat\r\n" \
"WebSocket-Protocol:chat\r\n\r\n"
def handshake(con):
#con为用socket，accept()得到的socket
headers = {}
shake = con.recv(1024)
if not len(shake):
return False
header, data = shake.split('\r\n\r\n', 1)
for line in header.split('\r\n')[1:]:
key, val = line.split(': ', 1)
headers[key] = val
if 'Sec-WebSocket-Key' not in headers:
print ('This socket is not websocket, client close.')
con.close()
return False
sec_key = headers['Sec-WebSocket-Key']
res_key = base64.b64encode(hashlib.sha1(sec_key + MAGIC_STRING).digest())
str_handshake = HANDSHAKE_STRING.replace('{1}', res_key).replace('{2}', HOST + ':' + str(PORT))
print str_handshake
con.send(str_handshake)
return True
通信
不同版本的浏览器定义的数据帧格式不同， Python 发送和接收时都要处理得到符合格式的数据包，才能通信。
Python 接收
Python 接收到浏览器发来的数据，要解析后才能得到其中的有用数据。
固定字节：
（ 1000 0001 或是 1000 0002 ）这里没用，忽略
包长度字节：
第一位肯定是 1 ，忽略。剩下 7 个位可以得到一个整数 (0 ~ 127) ，其中
（ 1-125 ）表此字节为长度字节，大小即为长度；
（126）表接下来的两个字节才是长度；
（127）表接下来的八个字节才是长度；
用这种变长的方式表示数据长度，节省数据位。
mark 掩码：
mark 掩码为包长之后的 4 个字节，之后的兄弟数据要与 mark 掩码做运算才能得到真实的数据。
兄弟数据：
得到真实数据的方法：将兄弟数据的每一位 x ，和掩码的第 i%4 位做 xor 运算，其中 i 是 x 在兄弟数据中的索引。
完整代码
def recv_data(self, num):
try:
all_data = self.con.recv(num)
if not len(all_data):
return False
except:
return False
else:
code_len = ord(all_data[1]) &127
if code_len == 126:
masks = all_data[4:8]
data = all_data[8:]
elif code_len == 127:
masks = all_data[10:14]
data = all_data[14:]
else:
masks = all_data[2:6]
data = all_data[6:]
raw_str = ""
i = 0
for d in data:
raw_str += chr(ord(d) ^ ord(masks[i % 4]))
i += 1
return raw_str
js 端的 ws 对象，通过 ws.send(str) 即可发送
ws.send(str)
Python 发送
Python 要包数据发送，也需要处理
固定字节：固定的 1000 0001( ‘ \x81 ′ )
包长：根据发送数据长度是否超过 125 ， 0xFFFF(65535) 来生成 1 个或 3 个或 9 个字节，来代表数据长度。
def send_data(self, data):
if data:
data = str(data)
else:
return False
token = "\x81"
length = len(data)
if length <126:
token += struct.pack("B", length)
elif length <= 0xFFFF:
token += struct.pack("!BH", 126, length)
else:
token += struct.pack("!BQ", 127, length)
#struct为Python中处理二进制数的模块，二进制流为C，或网络流的形式。
data = '%s%s' % (token, data)
self.con.send(data)
return True
1、如果使用python语言，需要学习哪些知识？python作为一门简单明了的语言，非常容易上手，语言层面不会太复杂，稍微有点难度的顶多就是装饰器、元类和少量函数式编程内容。要说学习的话，我觉得更多是一些编程方面通用的东西，比如：数据结构和算法、设计模式、操作系统、计算机网络之类的
2、选择什么样的python框架开发，这个框架的优势？
tornado，因为非阻塞io的原因，性能非常高，特别适合写后端API（App的后端应该都是rest风格的api），而且成熟稳定
3、如何部署服务器？本地服务器调试，以及公网服务器部署？
这个一两句说不清楚，涉及到运维、测试、开发诸多方面， 部署和测试推荐几个包：fabric、nose、unittest(python自带)，版本管理推荐git，持续集成推荐使用docker+jenkins
4、如果使用python框架开发移动后台服务，在开发源码内使用哪种框架？mvc还是其它的，比如我返回json数据，每次json对象最外层有一些相同的东西，该如何处理？
MVC什么的，一般的框架都差不多的，tornado也是支持的，返回json有相同的东西，写个修饰器就完了
5、python的后台服务最大能支持多大的pv量会严重影响用户体验性能？
youtube、reddit、豆瓣、知乎这样的大流量网站都是python写的，觉得你的App的规模不太可能遇到性能问题，即使有也应该不是python的问题，而是任何语言都会有问题。毕竟web后端不是计算密集型，而是io密集型的，python和其他语言的区别不会太大吧，大量的pv是可以靠堆服务器堆出来的，如果是计算量比较大的任务，你可以考虑用c或c++写
6、如何兼顾 网页前端以及移动端 开发的后台？
用python写的API，网页和移动端都是可以调用啊，让前端学学React，就可以轻松解决前后端分离这个问题（PS: facebook 就是后端php + 前端React，淘宝也有在用nodejs做前后端分离）
7、有没用相关的案例，即用python开发的移动后台？有没有该问题的开源项目？
这个应该比较少，App后端开源的不常见，而且大部分是rest风格的api，很多时候会涉及到自身的业务和敏感信息应该不会开源的吧（又不是bbs或者博客程序）
socket建立连接后，你可以在上面加一个超时，如果超时异常出现就是断开了。另外可以用select(inlist,writelist,errorlist,timeout)的办法，去轮询它。超过比如60秒，就认为它超时。
在操作系统层面，你可以用netstat 找到这个socket连接，看它的TCP状态。如果到了CLOSE_WAIT, TIME_WAIT，就是对方或者是自己关闭了。 如果是FIN2.。。。SEN。。或者是SYN_XXX就是还是连接或者是发送状态中。
通常这些状态在操作系统的TCP协议里都设置有超时。如果超时过了，它自己会关闭。然后变成WAIT状态。
