使用 HAProxy 作为 Websockets 负载平衡

为什么需要 Websocket？

HTTP协议是无连接的，只有客户端可以从服务器请求信息。在任何情况下，服务器都可以联系客户端。HTTP是纯粹的半双工。此外，服务器只能回答一次客户端请求。
一些网站或web应用程序需要服务器不时地更新客户端。有几种方法可以做到:

客户端定期请求服务器检查是否有新的可用信息
客户端向服务器发送请求，一旦服务器有信息要提供给客户端，服务器就会立即应答(也称为长时间轮询)

但是由于HTTP的限制，这些方法有很多缺点。

因此设计了一个新协议：websockets，它允许客户端和服务器之间通过单个 TCP 连接进行两种方式的通信（全双工）。此外，websockets 重新使用它初始化时的 HTTP 连接，这意味着它使用标准的 TCP 端口。

Websocket 如何工作？

基本上，一个 websocket 以 HTTP 请求开始，如下所示：

GET / HTTP/1.1
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Version: 13
Sec-WebSocket-Key: avkFOZvLE0gZTtEyrZPolA==
Host: localhost:8080
Sec-WebSocket-Protocol: echo-protocol

最重要的部分是“Connection: Upgrade”报头，它让客户端告诉服务器它想要更改到其他协议，其名称由“Upgrade: websocket”报头提供。

当一个具有websocket能力的服务器收到上面的请求时，它会回答如下的响应:

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: tD0l5WXr+s0lqKRayF9ABifcpzY=
Sec-WebSocket-Protocol: echo-protocol

最重要的部分是状态码101，用于确认协议切换(从HTTP切换到websocket)以及“Connection: Upgrade” 和 “Upgrade: websocket” 报头。

从现在开始，用于 HTTP 请求/响应质询的 TCP 连接用于 websocket：每当一个点想要与另一个点交互时，它可以使用它。

一旦一个对等方决定或 TCP 连接关闭，套接字就会完成。

相关博客： 负载均衡器如何工作？

HAProxy 和 Websockets

如上所述，在websockets中嵌入了2个协议:

HTTP: 用于websocket设置
TCP: websocket数据交换

HAProxy必须能够在这两个协议上支持websockets，而不会在任何时候中断TCP连接。
有两件事需要注意:

能够在不中断连接的情况下将连接从HTTP切换到TCP
同时巧妙地管理两个协议的超时

幸运的是，HAProxy 嵌入了正确负载平衡 websockets 所需的一切，并且可以满足上述 2 个要求。

它甚至可以将常规 HTTP 流量从 websocket 流量路由到不同的后端，并执行 websocket 感知健康检查（仅限设置阶段）。

下图显示了事情是如何发生的以及每个阶段涉及的 HAProxy 超时：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-qJed430d-1676608226736)(Websockets Load Balancing with HAProxy.assets/image-20230216112222291.png)]

在设置阶段，HAProxy可以工作在HTTP模式，处理七层信息。它会自动检测 Connection:Upgrade 交换，并准备在升级协商成功时切换到隧道模式。在此阶段，涉及 3 个超时：

timeout client: 客户端不活动
timeout connect: 允许的 TCP 连接建立时间
timeout server: 允许服务器处理请求的时间

如果一切顺利，websocket 已建立，然后 HAProxy 故障转移到隧道模式，不再分析任何数据（无论如何，websocket 不使用 HTTP）。这里涉及一个超时：

timeout tunnel: 优先于客户端和服务器超时
timeout connect 未使用，因为 TCP 连接已经建立

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