WebSocket на Node.js: пишем чат и real-time уведомления

Введение

WebSocket — это полнодуплексный протокол поверх TCP, который позволяет серверу и клиенту обмениваться сообщениями в реальном времени через одно постоянное соединение. В отличие от HTTP-запросов и long-polling, WebSocket экономит трафик и снижает задержку до миллисекунд, что делает его незаменимым для чатов, игровых лобби, биржевых тикеров и систем уведомлений.

В статье разберём, как поднять WebSocket-сервер на Node.js с помощью библиотеки ws, написать минимальный чат с комнатами, добавить heartbeat-проверку живых соединений и реализовать broadcast-уведомления. Все примеры рассчитаны на Node.js 20+ и работают без дополнительных фреймворков.

Как устроен WebSocket

Клиент инициирует обычный HTTP-запрос с заголовком Upgrade: websocket. Если сервер согласен, он отвечает кодом 101 Switching Protocols, после чего TCP-соединение переключается в режим обмена бинарными фреймами. Дальше обе стороны могут отправлять данные в любой момент — никакого polling.

Важные моменты, о которых часто забывают:

• WebSocket не имеет встроенного авто-реконнекта — это задача клиента.
• Прокси и балансировщики могут резать idle-соединения через 60 секунд.
• Браузерный WebSocket не передаёт кастомные заголовки, поэтому токен авторизации обычно прокидывают через query-параметр или subprotocol.

Базовый сервер на ws

Установим библиотеку: npm install ws. Затем создадим простой сервер, который принимает соединения и отвечает эхо-сообщением.

import { WebSocketServer } from 'ws';

// Создаём WebSocket-сервер на порту 8080
const wss = new WebSocketServer({ port: 8080 });

wss.on('connection', (ws, req) => {
  // Логируем IP подключившегося клиента
  console.log('Новое подключение:', req.socket.remoteAddress);

  ws.on('message', (data) => {
    // data приходит как Buffer, приводим к строке
    const text = data.toString();
    console.log('Получено:', text);
    ws.send(`echo: ${text}`);
  });

  ws.on('close', () => {
    console.log('Клиент отключился');
  });
});

Это рабочий сервер, но он держит соединения вечно и не умеет рассылать сообщения нескольким клиентам. Перейдём к чату.

Чат с комнатами

Реализуем простой чат, в котором клиент при подключении указывает комнату через query-параметр, а сервер раздаёт сообщения только участникам этой комнаты.

import { WebSocketServer } from 'ws';
import { parse } from 'url';

const wss = new WebSocketServer({ port: 8080 });

// Храним соединения по комнатам: Map<roomId, Set<WebSocket>>
const rooms = new Map();

wss.on('connection', (ws, req) => {
  const { query } = parse(req.url, true);
  const room = query.room || 'general';

  // Регистрируем клиента в комнате
  if (!rooms.has(room)) rooms.set(room, new Set());
  rooms.get(room).add(ws);
  ws.room = room;

  ws.on('message', (raw) => {
    const message = raw.toString();
    // Рассылаем сообщение всем, кроме отправителя
    for (const client of rooms.get(room)) {
      if (client !== ws && client.readyState === ws.OPEN) {
        client.send(JSON.stringify({ room, message }));
      }
    }
  });

  ws.on('close', () => {
    // Убираем клиента и чистим пустую комнату
    rooms.get(room).delete(ws);
    if (rooms.get(room).size === 0) rooms.delete(room);
  });
});

Клиент подключается строкой new WebSocket('ws://localhost:8080?room=js-news'). Такой подход масштабируется на тысячи соединений в одном Node.js-процессе, а для горизонтального масштабирования между инстансами обычно подключают Redis Pub/Sub.

Heartbeat и обнаружение мёртвых соединений

TCP-соединение может «зависнуть» — клиент потерял сеть, но сервер ещё не знает об этом. Решается это ping/pong-фреймами на уровне протокола.

function heartbeat() {
  // Помечаем соединение как живое при получении pong
  this.isAlive = true;
}

wss.on('connection', (ws) => {
  ws.isAlive = true;
  ws.on('pong', heartbeat);
});

// Каждые 30 секунд проверяем все соединения
const interval = setInterval(() => {
  for (const ws of wss.clients) {
    if (ws.isAlive === false) {
      // Клиент не ответил на прошлый ping — закрываем
      ws.terminate();
      continue;
    }
    ws.isAlive = false;
    ws.ping();
  }
}, 30000);

wss.on('close', () => clearInterval(interval));

Этот паттерн — стандарт де-факто из документации ws. Без него у вас постепенно накопятся «зомби»-соединения, и сервер начнёт жрать память.

Real-time уведомления

Для уведомлений нужен broadcast по конкретному пользователю, а не по комнате. Привяжем сокет к userId после авторизации и сделаем функцию отправки.

const userSockets = new Map(); // userId -> Set<WebSocket>

wss.on('connection', (ws, req) => {
  const { query } = parse(req.url, true);
  // Проверяем JWT-токен, выдаём userId
  const userId = verifyToken(query.token);
  if (!userId) return ws.close(4001, 'Unauthorized');

  if (!userSockets.has(userId)) userSockets.set(userId, new Set());
  userSockets.get(userId).add(ws);

  ws.on('close', () => userSockets.get(userId).delete(ws));
});

// Вызываем из любого места приложения
export function notify(userId, payload) {
  const sockets = userSockets.get(userId);
  if (!sockets) return;
  const data = JSON.stringify(payload);
  for (const ws of sockets) {
    if (ws.readyState === ws.OPEN) ws.send(data);
  }
}

Теперь любой сервис (создание заказа, новое сообщение, изменение статуса) может позвать notify(userId, {...}) и пользователь моментально увидит событие в UI.

Частые ошибки

• Передача токена в заголовке. Браузер не умеет добавлять Authorization к WebSocket-запросу. Используйте query-параметр или subprotocol и сразу закрывайте соединение при невалидном токене.
• Отсутствие heartbeat. Без ping/pong зависшие клиенты копятся часами и съедают память.
• Broadcast без проверки readyState. Если отправить в закрывающийся сокет, получите исключение и уроните весь цикл рассылки.
• Хранение state только в памяти процесса. При перезапуске или нескольких инстансах за балансировщиком сообщения теряются. Решение — Redis Pub/Sub или отдельный сервис состояния.
• Игнорирование размера сообщения. По умолчанию ws принимает фреймы до 100 МБ. Установите лимит через опцию maxPayload, иначе один клиент уронит сервер.

Заключение

WebSocket на Node.js закрывает почти весь спектр real-time задач: от чатов до биржевых лент. Библиотека ws даёт минималистичный, но достаточный API, а связка с heartbeat и Redis Pub/Sub позволяет дорасти до продакшена с десятками тысяч одновременных соединений. Начните с простого эхо-сервера, добавьте комнаты, прикрутите авторизацию и мониторинг живых соединений — и у вас будет полноценная real-time платформа без тяжёлых фреймворков.