WebSocket是HTML5下一种新的协议。它实现了浏览器与服务器全双工通信，能更好的节省服务器资源和带宽并达到实时通讯的目的。它与HTTP一样通过已建立的TCP连接来传输数据，但是它和HTTP最大不同是：
1） WebSocket是一种双向通信协议。在建立连接后，WebSocket服务器端和客户端都能主动向对方发送或接收数据，就像Socket一样；
2）WebSocket需要像TCP一样，先建立连接，连接成功后才能相互通信。
WebSocket协议相比较于HTTP协议成功握手后可以多次进行通讯，直到连接被关闭。但是WebSocket中的握手和HTTP中的握手兼容， 它使用HTTP中的Upgrade协议头将连接从HTTP升级到WebSocket。这使得WebSocket程序可以更容易的使用现已存在的基础设施。大部分现在的浏览器都支持WebSocket。
在实际的生产环境中，要求多个WebSocket服务器必须具有高性能和高可用，那么WebSocket协议就需要一个负载均衡层，Nginx从「1.3」版本开始支持WebSocket，其可以作为一个反向代理和为WebSocket程序做负载均衡。
WebSocket协议与HTTP协议不同，但WebSocket握手与HTTP兼容，使用HTTP升级工具将连接从HTTP升级到WebSocket。这允许WebSocket应用程序更容易地适应现有的基础架构。例如，WebSocket应用程序可以使用标准HTTP端口80和443，从而允许使用现有的防火墙规则。
WebSocket应用程序可以在客户端和服务器之间保持长时间运行的连接，从而有助于开发实时应用程序。用于将连接从HTTP升级到WebSocket的HTTP升级机制使用Upgrade和Connection头。反向代理服务器在支持WebSocket时面临一些挑战。一个是WebSocket是一个逐跳协议，因此当代理服务器拦截客户端的升级请求时，需要向后端服务器发送自己的升级请求，包括相应的头文件。此外，由于WebSocket连接长期存在，与HTTP使用的典型短期连接相反，反向代理需要允许这些连接保持打开状态，而不是关闭它们，因为它们似乎处于空闲状态。
允许在客户机和后端服务器之间建立隧道，Nginx支持WebSocket。对于NGINX将升级请求从客户端发送到后台服务器，必须明确设置Upgrade和Connection标题。
Nginx开启WebSocket代理的配置方法
1）编辑nginx.conf，在http区域内一定要添加下面配置：
map $http_upgrade $connection_upgrade {
default upgrade;
'' close;
}
解释一下map指令的作用：
该作用主要是根据客户端请求中http_upgrade的值，来构造改变connection_upgrade的值，即根据变量http_upgrade的值创建新的变量connection_upgrade， 创建的规则就是{}里面的东西。其中的规则没有做匹配，因此使用默认的，即 http_upgrade为空字符串的话，那么值就是 close。
2）编辑vhosts下虚拟主机的配置文件，在location匹配配置中添加如下内容：
proxy_http_version 1.1;
proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
proxy_set_header Connection "$connection_upgrade";
# proxy_set_header Connection "upgrade"; 写死为 upgrade 也可以
3) 一次完整的示例如下
upstream sre_backend {
hash $remote_addr consistent;
server sre1.ayunw.cn:8080;
server sre2.ayunw.cn:8080;
server sre3.ayunw.cn:8080;
}
server {
listen 443 ssl;
server_name sre.ayunw.cn;
access_log /usr/local/nginx/logs/sre.ayunw.cn.access.log main;
error_log /usr/local/nginx/logs/sre.ayunw.cn..error.log error;
ssl_certificate /data/certs/nginx/sre.ayunw.cn.crt;
ssl_certificate_key /data/certs/nginx/sre.ayunw.cn.key;
ssl_session_timeout 5m;
ssl_protocols SSLv3 TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;
ssl_ciphers HIGH:!aNULL:!MD5;
ssl_prefer_server_ciphers on;
location / {
proxy_pass http://sre_backend;
proxy_ssl_server_name on;
include proxy.conf;
proxy_http_version 1.1;
proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
proxy_set_header Connection "$connection_upgrade";
}
error_page 500 502 503 504 /50x.html;
location = /50x.html {
root html;
}
}
以上就是通过nginx代理WebSocket的单向TLS认证方式。
「温馨提醒:」 默认情况下，如果代理服务器在 60 秒内没有传输任何数据，连接将被关闭。可以使用proxy_read_timeout指令增加此超时 。
#生产环境下应用例子
http {
map $http_upgrade $connection_upgrade {
default upgrade;
'' close;
}
}
----------------------------------------------------------------------------------
server {
listen 80;
server_name localhost;
charset utf-8;
root /data/xxxx/dist;
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-real-ip $remote_addr;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
location /ws {
proxy_pass http://ws_test;
proxy_set_header Host $host:$server_port;
proxy_http_version 1.1;
proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
proxy_set_header Connection "upgrade";
}
}
WebSocket与Http相同点:
- 都是一样基于TCP的，都是可靠性传输协议。
- 都是应用层协议。
WebSocket与Http不同点
- WebSocket是双向通信协议，模拟Socket协议，可以双向发送或接受信息。HTTP是单向的。
- WebSocket是需要浏览器和服务器握手进行建立连接的。而http是浏览器发起向服务器的连接，服务器预先并不知道这个连接。
WebSocket与Http联系
- WebSocket在建立握手时，数据是通过HTTP传输的。但是建立之后，在真正传输时候是不需要HTTP协议的。
在WebSocket中，只需要服务器和浏览器通过HTTP协议进行一个握手的动作，然后单独建立一条TCP的通信通道进行数据的传送。
WebSocket连接的过程是：
- 1）客户端发起http请求，经过3次握手后，建立起TCP连接；http请求里存放WebSocket支持的版本号等信息，如：Upgrade、Connection、WebSocket-Version等；
- 2）服务器收到客户端的握手请求后，同样采用HTTP协议回馈数据；
- 3）客户端收到连接成功的消息后，开始借助于TCP传输信道进行全双工通信。
Nginx代理webSocket经常中断的解决方法（即如何保持长连接）
需要在nginx上配置几个超时的设置。如下：
http {
server {
location / {
root html;
index index.html index.htm;
proxy_pass http://sre_backend;
proxy_http_version 1.1;
proxy_connect_timeout 5s;
proxy_read_timeout 60s;
proxy_send_timeout 30s;
proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
proxy_set_header Connection "$connection_upgrade";
}
}
}
生产例子
proxy_connect_timeout 600;
proxy_send_timeout 600;
proxy_read_timeout 600;
解释上面超时配置的
proxy_read_timeout参数
默认值60秒,该指令设置与代理服务器的读超时时间。它决定了nginx会等待多长时间来获得请求的响应。这个时间不是获得整个response的时间，而是两次reading操作的时间。即是服务器对你等待最大的时间，也就是说当你使用nginx转发webSocket的时候，如果60秒内没有通讯，依然是会断开的，所以，你可以按照你的需求来设定。比如说，我设置了5分钟，那么如果我5分钟内有通讯，或者5分钟内有做心跳的话，是可以保持连接不中断的。所以这个时间是看你的业务需求来调整时间长短的。proxy_send_timeout参数
默认值 60s,设置了发送请求给upstream服务器的超时时间。超时设置不是为了整个发送期间，而是在两次write操作期间。如果超时后，upstream没有收到新的数据，nginx会关闭连接。
WebSocket与Socket的关系：
Socket其实并不是一个协议，而是为了方便使用TCP或UDP而抽象出来的一层，是位于应用层和传输控制层之间的一组接口。当两台主机通信时，必须通过Socket连接，Socket则利用TCP/IP协议建立TCP连接。TCP连接则更依靠于底层的IP协议，IP协议的连接则依赖于链路层等更低层次。
WebSocket就像HTTP一样，则是一个典型的应用层协议。
