websocket 是怎么连接的

发布于: 2020 年 10 月 19 日

背景

最近项目新增了一个 websocket 服务,用 nginx 做了一个简单的端口转发,然后调用的时候发现报错:

error: Unexpected server response: 426



搜索引擎走一波,找到几篇相关文章:

https://nginx.org/en/docs/http/websocket.html

https://www.nginx.com/blog/websocket-nginx



解决方式也很简单,根据第一篇文章的说明,只要增加转发响应头的配置:

proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;

proxy_set_header Connection 'upgrade';



因为 websocket 的连接建立是基于 HTTP/1.1 的,所以有必要指定 http 协议:

proxy_http_version: 1.1

当然这不是必须的,如果服务默认是 HTTP/1.1 的话



具体配置如下:

http {
map $http_upgrade $connection_upgrade {
default upgrade;
'' close;
}

server {
...

location /chat/ {
proxy_pass http://backend;
proxy_http_version 1.1;
proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
proxy_set_header Connection $connection_upgrade;
}
}



但多年踩坑经验告诉我,如果不了解某项技术的细节,早晚还要掉进下一个坑。所以打算好好研究下这里面的执行逻辑。

Websocket 建立连接的过程分析

下图是 websocket 建立连接-数据传输-断开连接 的整个过程

Http1.1 支持协议转换机制,具体说明参考 https://tools.ietf.org/html/rfc2616#section-14.42



  1. 首先客户端发起 GET 请求

这里主要关注 Connection 和 Upgrade 两个请求头:

  • 设置 Connection 头的值为 Upgrade 来指示这是一个升级请求

  • Upgrade 头制定要升级到的协议



  1. 服务端响应

如果服务端决定升级这次连接,就会返回 101 Switching Protocols 响应状态

经过以上过程,Websocket 的连接就建立成功了



  1. 但为什么nginx 代理需要明确配置 Connection 和 Upgrade 请求头呢?

原来,http 协议将消息头分为了两类:end-to-end 和 hop-by-hop,具体说明参考:https://tools.ietf.org/html/rfc2616#section-13.5.1

他们的特性如下:

  • end-to-end

  • 该类型的消息头会被代理转发

  • 该类型的消息头会被缓存

  • hop-to-hop:

  • 该类型的消息头不会被代理转发

  • 该类型的消息头不会被缓存

这样就不难理解,nginx 配置代理转发后,默认并不能转发 Connection 和 Upgrade 消息头,这样转发后的请求到达 Websockt 服务后就没有这两个头,因此就不能由 http 协议升级为 websocket 协议。因此需要在 nginx 中进行手动配置。



以下为 HTTP/1.1 中 hop-to-hop 类型的消息头:Connection, Keep-Alive, Proxy-Authenticate, Proxy-Authorization, TE, Trailers, Transfer-Encoding, Upgrade

连接为什么断开了

从上面的抓包可以看到,最终 websocket 建立的连接被自动断开了,文档中也做出了解释,这是 nginx 的机制。

默认情况下,如果被代理的服务 60 秒内没有进行数据传输,连接就会被断开。这个超时时间可以通过 proxy_read_timeout 指令设置。

如果要保持建立的连接不断开,就要通过心跳包等手段进行维持。

注意

  1. 该升级机制只是 HTTP/1.1 有效,HTTP/2 已不支持该机制

  2. nginx 会断开长时间没有数据传输的连接

发布于: 2020 年 10 月 19 日阅读数: 1338
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