Nginx反向代理WebSocket（WSS）

1. WebSocket协议

WebSocket 协议提供了一种创建支持客户端和服务端实时双向通信Web应用程序的方法。作为HTML5规范的一部分，WebSockets简化了开发Web实时通信程序的难度。目前主流的浏览器都支持WebSockets，包括火狐、IE、Chrome、Safari以及Opera等，而且，越来越多的服务器应用框架也开始支持WebSockets。

要在企业产品中使用WebSockets，为满足高性能和高可用性，需要多个WebSocket服务器。负载均衡层需要支持WebSocket协议。Nginx从1.3版起就开始支持WebSocket协议，而且可以担当WebSocket应用程序的反向代理以及实现负载均衡。

WebSocket协议和HTTP协议不同，但是WebSocket协议的握手和HTTP是兼容的，它使用HTTP的Upgrade协议头将连接从HTTP连接升级到WebSocket连接。这个特性使得WebSocket应用程序可以很容易地应用到现有的基础设施。例如，WebSocket应用可以使用标准的80和443 HTTP端口，因此可以通过现有的防火墙设施。

WebSockets应用程序会在客户端和服务器之间建立一个长连接，使得开发实时应用很容易。HTTP的Upgrade协议头机制用于将连接从HTTP连接升级到WebSocket连接，Upgrade机制使用了Upgrade协议头和Connection协议头。反向代理服务器在支持WebSocket协议方面面临着一些挑战。挑战之一是WebSocket是一个逐段转发（hop-by-hop）协议，因此当代理服务器拦截到来自客户端的Upgrade请求时，代理服务器需要将自己的Upgrade请求发送给后端服务器，包括适合的请求头。而且，由于WebSocket连接是长连接，与传统的HTTP端连接截然不同，故反向代理服务器还需要允许这些连接处于打开（Open）状态，而不能因为其空闲就关闭了连接。

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。

2. Nginx配置

Nginx通过在客户端和后端服务器之间建立隧道来支持WebSockets通信。为了让Nginx可以将来自客户端的Upgrade请求发送到后端服务器，Upgrade和Connection的头信息必须被显式的设置。

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;
}
 
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 $connection_upgrade 的值会一直是 upgrade。然后如果 $http_upgrade为空字符串的话，
那值会是 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 "Upgrade";
 
示例如下：
upstream socket.kevin.com {
    hash $remote_addr consistent;
    server 10.0.12.108:9000;
    server 10.0.12.109:9000;
}
 
 location / {
            proxy_pass http://socket.kevin.com/;
            proxy_set_header Host $host:$server_port;
            proxy_http_version 1.1;
            proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
            proxy_set_header Connection "upgrade";
        }
 
3）可能会出现跨域问题，server区块填写以下跨域配置即可

add_header Access-Control-Allow-Origin *;
add_header Access-Control-Allow-Methods 'GET, POST, OPTIONS';
add_header Access-Control-Allow-Headers 'DNT,X-Mx-ReqToken,Keep-Alive,User-Agent,X-Requested-With,If-Modified-Since,Cache-Control,Content-Type,Authorization';
if ($request_method = 'OPTIONS') {
return 204;
}

一旦我们完成以上设置，Nginx就可以处理WebSocket连接了

proxy_http_version 1.1;，为什么使用http1.1协议？（https://blog.csdn.net/moxiaomomo/article/details/74734565）

设置代理使用的HTTP协议版本。默认使用的版本是1.0，而1.1版本则推荐在使用keepalive连接时一起使用。

因为http1.0不支持keepalive特性，当没有使用http1.1的时候，后端服务会返回101错误，然后断开连接。

map的作用

1.map的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，上图代码中（第一个标记点）的规则没有做匹配，因此使用默认的，即 $connection_upgrade 的值会一直是 upgrade。然后如果 $http_upgrade为空字符串的话，那值会是 close。

HTTP的Upgrade协议头

HTTP的Upgrade协议头机制用于将连接从HTTP连接升级到WebSocket连接，Upgrade机制使用了Upgrade协议头和Connection协议头；为了让Nginx可以将来自客户端的Upgrade请求发送到后端服务器，Upgrade和Connection的头信息必须被显式的设置。

3. Nginx代理WebSocket保持长连接的方案

现象描述：用nginx反代代理某个业务，发现平均1分钟左右，就会出现webSocket连接中断，然后查看了一下，是nginx出现的问题。
产生原因：nginx等待第一次通讯和第二次通讯的时间差，超过了它设定的最大等待时间，简单来说就是超时！

解决方法1
其实只要配置nginx.conf的对应localhost里面的这几个参数就好
proxy_connect_timeout;
proxy_read_timeout;
proxy_send_timeout;

解决方法2
发心跳包，原理就是在有效地再读时间内进行通讯，重新刷新再读时间

http {
    server {
        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
            proxy_pass http://webscoket;
            proxy_http_version 1.1;
            proxy_connect_timeout 4s;                #配置点1
            proxy_read_timeout 60s;                  #配置点2，如果没效，可以考虑这个时间配置长一点
            proxy_send_timeout 12s;                  #配置点3
            proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
            proxy_set_header Connection "Upgrade";
        }
    }
}

关于上面配置2的解释
这个是服务器对你等待最大的时间，也就是说当你webSocket使用nginx转发的时候，用上面的配置2来说，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10分钟，那么如果我10分钟内有通讯，或者10分钟内有做心跳的话，是可以保持连接不中断的，详细看个人需求

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。
总的来说：Socket是传输控制层接口，WebSocket是应用层协议。

参考：

https://www.cnblogs.com/kevingrace/p/9512287.html

https://yq.aliyun.com/articles/73865

https://www.cnblogs.com/piperck/p/7066286.html

http://www.ttlsa.com/nginx/using-nginx-map-method/

https://blog.csdn.net/chszs/article/details/26369257