使用Nginx做WebSockets代理教程
WebSocket 協(xié)議提供了一種創(chuàng)建支持客戶(hù)端和服務(wù)端實(shí)時(shí)雙向通信Web應(yīng)用程序的方法。作為HTML5規(guī)范的一部分，WebSockets簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)Web實(shí)時(shí)通信程序的難度。目前主流的瀏覽器都支持WebSockets，包括火狐、IE、Chrome、Safari以及Opera等，而且，越來(lái)越多的服務(wù)器應(yīng)用框架也開(kāi)始支持WebSockets。
要在企業(yè)產(chǎn)品中使用WebSockets，為滿(mǎn)足高性能和高可用性，需要多個(gè)WebSocket服務(wù)器。負(fù)載均衡層需要支持WebSocket協(xié)議。Nginx從1.3版起就開(kāi)始支持WebSocket協(xié)議，而且可以擔(dān)當(dāng)WebSocket應(yīng)用程序的反向代理以及實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。
WebSocket協(xié)議和HTTP協(xié)議不同，但是WebSocket協(xié)議的握手和HTTP是兼容的，它使用HTTP的Upgrade協(xié)議頭將連接從HTTP連接升級(jí)到WebSocket連接。這個(gè)特性使得WebSocket應(yīng)用程序可以很容易地應(yīng)用到現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施。例如，WebSocket應(yīng)用可以使用標(biāo)準(zhǔn)的80和443 HTTP端口，因此可以通過(guò)現(xiàn)有的防火墻設(shè)施。
WebSockets應(yīng)用程序會(huì)在客戶(hù)端和服務(wù)器之間建立一個(gè)長(zhǎng)連接，使得開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)應(yīng)用很容易。HTTP的Upgrade協(xié)議頭機(jī)制用于將連接從HTTP連接升級(jí)到WebSocket連接，Upgrade機(jī)制使用了Upgrade協(xié)議頭和Connection協(xié)議頭。反向代理服務(wù)器在支持WebSocket協(xié)議方面面臨著一些挑戰(zhàn)。挑戰(zhàn)之一是WebSocket是一個(gè)逐段轉(zhuǎn)發(fā)（hop-by-hop）協(xié)議，因此當(dāng)代理服務(wù)器攔截到來(lái)自客戶(hù)端的Upgrade請(qǐng)求時(shí)，代理服務(wù)器需要將自己的Upgrade請(qǐng)求發(fā)送給后端服務(wù)器，包括適合的請(qǐng)求頭。而且，由于WebSocket連接是長(zhǎng)連接，與傳統(tǒng)的HTTP端連接截然不同，故反向代理服務(wù)器還需要允許這些連接處于打開(kāi)（Open）狀態(tài)，而不能因?yàn)槠淇臻e就關(guān)閉了連接。
Nginx通過(guò)在客戶(hù)端和后端服務(wù)器之間建立隧道來(lái)支持WebSockets通信。為了讓Nginx可以將來(lái)自客戶(hù)端的Upgrade請(qǐng)求發(fā)送到后端服務(wù)器，Upgrade和Connection的頭信息必須被顯式的設(shè)置。如下所示：
location /wsapp/ {
proxy_pass http://wsbackend;
proxy_http_version 1.1;
proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
proxy_set_header Connection "upgrade";
}
一旦我們完成以上設(shè)置，Nginx就可以處理WebSocket連接了。
Nginx WebSockets 實(shí)例
下面的例子講述了Nginx是如何為WebSocket做代理的。此例將使用ws模塊，它是基于node.js構(gòu)建的WebSocket實(shí)現(xiàn)。Nginx將擔(dān)當(dāng)反向代理服務(wù)器，后端服務(wù)器是一個(gè)使用了ws和Node.js的簡(jiǎn)單WebSockets應(yīng)用。例子使用的命令在Ubuntu 13.10和CentOS 6.5上測(cè)試通過(guò)，但對(duì)于其他操作系統(tǒng)或許需要稍作修改。就這個(gè)例子來(lái)說(shuō)，WebSocket服務(wù)器的IP地址是192.168.100.10，Nginx服務(wù)器的IP地址是192.168.100.20。如果你還沒(méi)有安裝node.js和npm，你可以通過(guò)以下命令安裝：
對(duì) Debian/Ubuntu 來(lái)說(shuō)：
sudo apt-get install nodejs npm
對(duì) RHEL/CentOS 來(lái)說(shuō)：
sudo yum install nodejs npm
在Ubuntu上，node.js會(huì)被安裝為"nodejs"，但在CentOS中被會(huì)安裝為"node"。我們?cè)诶又薪y(tǒng)一使用"node"，所以，我們會(huì)在Ubuntu上創(chuàng)建一個(gè)符號(hào)連接來(lái)允許我們使用“node”：
ln -s /usr/bin/nodejs /usr/local/bin/node
然后安裝 ws:
sudo npm install ws
注意：如果你得到了一個(gè)錯(cuò)誤：“Error: failed to fetch from registry: ws” ，那么運(yùn)行下面的命令應(yīng)該能解決這個(gè)問(wèn)題：
sudo npm config set registry http://registry.npmjs.org/
接下來(lái)，你可以再次運(yùn)行 sudo npm install ws
ws模塊來(lái)自/root/node_modules/ws/bin/wscat，我們會(huì)為客戶(hù)端使用它，但是我們需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)程序來(lái)作為我們的服務(wù)器。將下面的代碼保存到一個(gè)server.js文件中：
console.log("Server started");
var Msg = '';
var WebSocketServer = require('ws').Server
, wss = new WebSocketServer({port: 8010});
wss.on('connection', function(ws) {
ws.on('message', function(message) {
console.log('Received from client: %s', message);
ws.send('Server received from client: ' + message);
});
});
這個(gè)程序可以通過(guò)下面的命令執(zhí)行：
node server.js
該程序會(huì)輸出一條初始化消息“Server started”，之后監(jiān)聽(tīng)8010端口，等待客戶(hù)端的連接。它會(huì)處理收到的所有請(qǐng)求，并且將接收到的消息輸出在控制臺(tái)，之后向客戶(hù)端返回一條包含該消息的消息。我們希望Nginx去代理客戶(hù)端的請(qǐng)求，可以通過(guò)下面的配置實(shí)現(xiàn)：
map $http_upgrade $connection_upgrade {
default upgrade;
'' close;
}
upstream websocket {
server 192.168.100.10:8010;
}
server {
listen 8020;
location / {
proxy_pass http://websocket;
proxy_http_version 1.1;
proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
proxy_set_header Connection "Upgrade";
}
}
上面的配置會(huì)使Nginx監(jiān)聽(tīng)8020端口，并把任何接收到的請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給后端的WebSocket服務(wù)器，讓后端服務(wù)器更好地處理WebSocket協(xié)議。我們可以使用wscat作為客戶(hù)端來(lái)測(cè)試一下：
/root/node_modules/ws/bin/wscat –connect ws://192.168.100.20:8020
上面的命令會(huì)通過(guò)Nginx反向代理服務(wù)器和后端WebSocket服務(wù)器建立連接，你可以向服務(wù)器發(fā)送任意消息，然后服務(wù)器會(huì)返回一條消息。每當(dāng)你在客戶(hù)端發(fā)送一條消息，在后端服務(wù)器上能看到該消息的輸出，之后在客戶(hù)端會(huì)顯示一條來(lái)自服務(wù)端的消息。
這是一個(gè)交互示例：
|
Server: |
Client: |
|
$ node server.js |
|
|
Server started |
|
|
|
wscat –connect ws://192.168.100.20:8020 |
|
|
Connected (press CTRL+C to quit) |
|
|
> Hello |
|
Received from client: Hello |
|
|
|
< Server received from client: Hello |
由此我們可以看到客戶(hù)端與服務(wù)器能通過(guò)Nginx反向代理建立WebSockets通信，而且消息可以持續(xù)地進(jìn)行雙向傳輸，直至客戶(hù)端或服務(wù)器斷開(kāi)連接。為了讓Nginx能正確處理WebSocket連接，只需正確地設(shè)置消息頭來(lái)處理從HTTP連接升級(jí)到WebSocket連接的Upgrade請(qǐng)求。
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